CC BY
2
Строительная площадка, как источник загрязнения воздушной среды
городских территорий
С.Е. Манжилевская, Е.О. Еманов, ИЦзиньлэй Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону
Аннотация: Вопросы защиты окружающей среды, в частности атмосферного воздуха, защиты населения, проживающего поблизости с местами развернутых строительных работ, от воздействия загрязняющих веществ, актуальны, так как возрастают объемы возведения и ввода новых зданий и сооружений, и идет непрерывное развитие техники и технологий в строительном производстве. С целью изучения степени загрязненности воздушной среды строительной площадки, на протяжении 2020-2023 гг. производился мониторинг загрязненности воздуха частицами мелкодисперсной пыли РМ2,5 и РМ10, а именно - объем пылевых выбросов, их химический состав рассматривался для оценки загрязнения, которое вызывают данные строительные процессы с учетом факторов фоновой запыленности воздушной среды территории, воздействующих на здоровье рабочих-строителей и населения. В итоге выяснилось, что самую высокую концентрацию пыли и объем пылевых выбросов демонстрируют земляные работы. Результаты данного исследования, с практической точки зрения, позволят детализировать и сделать более объективной оценку объема и концентрации пылевого загрязнения, производимого на строительной площадке.
Ключевые слова: экологическая безопасность, экологический мониторинг, защита атмосферного воздуха, экология в строительстве, пылеподавление, технико-экономическое обоснование, системы пылеулавливания, охрана труда в строительстве
С быстрым развитием экономики и промышленности загрязнение воздуха стало серьезной экологической проблемой во всем мире, особенно в городских районах [1]. Загрязнение воздуха вызывает серьезные респираторные заболевания у людей. Вдыхание взвешенных в воздухе твердых частиц PM2,5 и PM10 может вызвать различные длительные респираторные заболевания и преждевременную смерть [2]. Поэтому в эти годы специалисты постепенно обращают внимание на загрязнение воздуха. Строительная промышленность является одним из основных источников загрязнения воздуха в большинстве стран [3]. Кроме того, строительная отрасль - трудоемкая, и многим работникам приходится работать в непосредственной близости от различных источников пыли. Многие строительные работы, такие, как смешивание цемента, земляные работы,
благоустройство территории, отделочные работы, могут привести к образованию большого количества пыли на этапах строительства [4]. Эта пыль загрязняет окружающую среду, а также угрожает физическому здоровью строительных рабочих [5, 6]. Многие исследователи обнаружили, что такая среда может привести к увеличению числа сердечно-сосудистых, респираторных и кожных заболеваний [7, 8]. Таким образом, негативное воздействие строительной пыли на работников и проживающего рядом населения привлекло внимание всей строительной отрасли и научных кругов. Необходимо принять некоторые меры для защиты воздушной среды, рабочих-строителей и населения.
Задача данного исследования - оценить пылевые выбросы от строительных процессов и оборудования с учетом факторов фоновой запыленности воздушной среды территории, воздействующих на здоровье рабочих-строителей и население.
Решение данной задачи определило проведение измерений химического состава загрязняющих веществ и отдельно пылевых выбросов и в период 2020-2023гг на строительных площадках высотных многоквартирных жилых домов, возводимых в г. Ростове-на-Дону.
Пример анализа химического состава загрязнения, образующегося при производстве строительных работ по благоустройству территории и подготовке к вводу объекта в эксплуатацию на строительной площадке, можно увидеть на рис. 1. В данном примере пылевые выбросы занимают весомую долю в составе загрязняющих веществ, производимых от строительного процесса, учитывая еще и фоновые концентрации воздушной среды, где располагается строительная площадка.
■ Азот (IV) оксид-50%
■ Углерод оксид -12%
В Пыль неорганическая зармерами от ОД мкм до 200 мкм 12%
■ Углерод черный -9%
■ Керосин - 9%
и Азот (II) оксид -5%
В Сера диоксид -3%
Рис. 1. - Химический состав загрязняющих веществ при благоустройстве
В данном исследовании для измерения концентрации пылевых выбросов выбраны следующие строительные процессы: подготовительные, земляные, железобетонные, арматурные работы, работы по монтажу каркаса, каменно-монтажные работы, работы по благоустройству, демонтажные работы.
Существуют 3 основных фактора образования пылевых выбросов на строительной площадке, которым подвержено здоровье рабочих и окружающего населения: выбросы пыли от использования строительного оборудования и техники, фоновая концентрация в воздушной среде территории и производство различных строительных процессов.
В основном, строительные процессы требуют применение строительной техники, которая потребляет топливо и прочие ресурсы, при этом выбрасывая в атмосферу различные загрязняющие вещества, такие, как пыль.
Расчет пылевых выбросов от строительной техники должен принимать во внимание такие характеристики, как объемы работ и потребления ресурсов. Таким образом, пылевое загрязнение можно рассчитать следующим образом:
ПВ =-* РП * к,
ОР 11
(1)
М Инженерный вестник Дона, №2 (2024) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n2y2024/9011
где ПВ - пылевые выбросы от различных видов строительных процессов, кг; М - производительность, ед.; ОР - объем работы реализуемый строительной техникой за час, ед/час; I - тип ресурса, потребляемый строительной техникой, например, дизельное топливо или электроэнергия; РП -энергопотребление, расход ресурсов строительной техникой в час с учетом вида ресурса, литр/час или кВт/час; К - коэффициент пылевых выбросов для конкретного вида энергии, кг/л или кг/кВт. В расчетах принимается для дизельного топлива К = 7,2 х 10-5 кг/л, для электроэнергии К = 1,08 х 10-4 кг/кВтч [9].
В период возведения, например, 20-этажного жилого дома по ул. Магнитогорская 2А, использовалась техника, представленная в таблице №1, чьи показатели были приняты для расчетов пылевых выбросов.
Таблица №1
Показатели энергопотребления и производительности строительной техники
Наименование Единица измерения Производительность, Энергопотребление,
производительности М расход ресурсов
литр/час кВт/ч
Автокран шт/ч 0,06 10
Бульдозер м /ч 55,15 10,5
Экскаватор типа м /ч 12,27 5
"обратная лопата"
Уплотнитель грунта м3/ч 9,7 1
Пневмат. отб. молоток м /ч 3,2 9,92
Каток м /ч 11,64 3,2
Автобетононасос м /ч 40,3 31
Башенный кран тонна/час 20 120
Растворомешалка м3/ч 0,3 1,87
Растворонасос м /ч 1,8 3,7
Резат. комплекс для шт/ч 50 1,49
блоков
Исследование фоновой запыленности г. Ростова-на-Дону проводилось параллельно измерениям на строительных площадках. Среднее значение фоновой концентрации в западной части города частиц мелкодисперсной пыли РМ2,5 и РМ10 в теплый период может достигать 3,77 мкг/м . Данные
значения были приняты для оценки пылевого загрязнения со строительной площадки.
Замеры пылевых выбросов от процессов осуществлялись согласно графику производства работ в рабочих зонах на различных строительных площадках, одновременно с изучением аэродинамических свойств частиц РМ2,5 и РМ10 при помощи ручного счетчика частиц Handheld 3016 [10].
В период измерения пылевых выбросов от выбранных работ были получены следующие средние значения концентрации частиц РМ2,5 и РМ10, представленные в таблице №2.
Таблица №2
Средняя концентрация частиц РМ2,5 и РМ10 от строительных процессов
Наименование работы Средняя концентрация, мкг/м3
Подготовительные работы 1,8
Земляные работы 3,82
Железобетонные работы 3,3
Арматурные работы 1,42
Работы по монтажу каркаса 2,13
Каменно-монтажные работы 3,76
Работы по благоустройству 2,4
Демонтажные работы 1,06
Далее была проведена комплексная оценка пылевого загрязнения по выбранным видам строительных работ, на основе значений из проектной документации и данных натурных исследований.
Площадка строительства, принятая за объект исследования, располагалась в западной части г. Ростова-на-Дону. Объект строительства -20-этажный жилой дом, общей площадью 27470 м2.
В период реализации исследования и оценки пылевого загрязнения, на строительной площадке производились нижеследующие строительные процессы, представленные в таблице №3. Согласно проектным решениям были определены строительные объемы, строительная техника и оборудование, обеспечивающие реализацию производства.
Таблица №3
Виды работ и строительная техника, учтенная в оценке пылевых выбросов
Виды работ Строительная техника Строительные процессы Един. измерения Количество
Подготовит. работы Автокран Установка строительных бытовок шт. 3
Устройство башенного кран шт. 1
Земляные работы Бульдозер Перемещение грунта 3 м 5430
Срезка грунта 3 м 881
Укладка грунта 3 м 6045
Экскаватор типа "обратная лопата" Разработка грунта 3 м 1652
Обратная засыпка 3 м 350
Уплотнитель грунта Уплотнение грунта 3 м 350
Пневмат. отб. молоток Рыхление грунта 3 м 2610
Каток Уплотнения грунта 3 м 350
Железобетон. работы Автобетононасос Укладка бетонной смеси 3 м 4900
Башенный кран Подача арматуры тонна 512
Арматурные и стальные работы Башенный кран Установка армокаркаса тонна 6
Установка водостоков и решетчатых настилов шт. 24
Работы по монтажу каркаса Автобетононасос Укладка бетонной смеси 3 м 40
Автокран Устройство каркаса тонна 4
Бульдозер Укладка щебня 3 м 17
Каменно-монтажные работы Растворомешалка Приготовление раствора 3 м 117
Растворонасос Подача раствора 3 м 117
Резат. комплекс для блоков Резка газоблоков шт. 137000
Резка кирпича шт. 2700
Работы по благоустройств у Уплотнитель грунта Уплотнение грунта 3 м 77
Каток Укладка асфальта 3 м 49
Демонтажные работы Пневмат. отб. молоток Демонтаж бетона 3 м 800
Бульдозер Уборка отходов 3 м 800
В таблице №4 представлены результаты выбросов пыли от работы строительной техники по рассматриваемым видам работ.
и
Таблица №4
Пылевые выбросы от произведенных строительных процессов
Наименование работы Объем пылевых выбросов, кг
Подготовительные работы 0,024
Земляные работы 0,958
Железобетонные работы 0,608
Арматурные работы 0,033
Работы по монтажу каркаса 0,045
Каменно-монтажные работы 0,550
Работы по благоустройству 0,020
Демонтажные работы 0,210
В расчете общей концентрации пыли в воздухе рассматриваемой строительной площадки необходимо учесть значения фоновой концентрации воздушной среды. Данные представлены на рис. 2.
Концентрация пыли, мкг/м3
4,83
Демонтажные работы Работы по благоустройству Каменно-монтажные работы Работы по монтажу конструкций Арматурные и стальные работы Железобетонные работы Земляные работы Подготов. работы
-I 6,17
4 7,53
7,07
7
1,8 2
,77 4 5
1 5,57
012345678
^ Общая концентрация пыли на строительной площадке, мкг/м3 '■'Средняя фоновая концентрация, мкг/м3 и Концентрация пыли от строительных работ, мкг/м3
Рис. 2. - Показатели общей концентрации строительной пыли
Общий объем пылевых выбросов, согласно расчетам, составил 2,448кг. В результате проведенной работы определено, что самую высокую
6
-5
концентрацию пыли показывают земляные работы - 7,6 мкг/м' и наибольший объем пылевых выбросов - 0,958 кг, что является самым высоким показателем из всех рассмотренных работ.
Результаты данной работы, с практической точки зрения позволят детализировать и сделать более объективной оценку объема и концентрации пылевого загрязнения, производимого на строительной площадке.
Литература
1. Миличева Н.Н., Саблина А.Н. Наилучшие доступные технологии снижения выбросов в атмосферный воздух, применимые в различных отраслях промышленности // Инженерный вестник Дона, 2018, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2018/5300.
2. Genikhovich E.L., Gracheva I.G, Onikul R.L., Filatova E.N. Air-pollution modelling at an urban scale - Russian experience and problems Water, Air, & Soil Pollution: Focus, 2002. V. 2., №5-6. pp. 501-512.
3. Revich B.A., Sidorenko V.N. Human Health Damage from Environmental Pollution. Bulletin «Towards a Sustainable Russia», 2006. № 35. URL: ecologyandculture.ru/upload/File/Bull_3 5 en.pdf.
4. Барикаева Н.С., Николенко Д.А. Мониторинг пылевого загрязнения атмосферного воздуха городской среды на примере г. Волгограда // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2017. № 50. С. 182-189. URL: elibrary.ru/item.asp? id=32321718.
5. Петренко Л.К., Буц А.А. Природные компоненты проектирования реконструкции и инженерная подготовка // Инженерный вестник Дона, 2018, № 2. - URL: ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_155_Petrenko_N.pdf.
6. Николенко Д.А., Васильев А.Н., Иванова Ю.П., Сахарова А.А., Иванова О.О., Азаров В.Н., Чернущенко А.А. О влиянии градостроительных решений и зеленых газозащитных зон на качество воздушной среды
примагистральных территорий // Инженерный вестник Дона. 2022. №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2022/7441.
7. Петренко Л. К., Саркисян А. А. К вопросу о преимуществах и недостатках субподрядного метода ведения работ в строительстве// Инженерный вестник Дона, 2017. № 4. - URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2017/4429.
8. Azarov V. N., Barikaeva N. S. and Solovyeva T. V. 2016 Monitoring of fine particulate air pollution as a factor in urban planning decisions Procedia Engineering (Amsterdam: Elsevier) 150. pp 2001-2007.
9. Васильев А.Н., Козловцева Е.Ю., Гараев А.Л. Исследование загрязнения мелкодисперсной пылью РМ10 и РМ2.5 воздушной среды города Волгограда // Инженерный вестник Дона. 2020. № 2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N2y2020/6313.
10. Kraisman J. Management of the corporation: actual problems of modernity Washington, DC. 2002. - 560 p.
References
1. Milicheva N.N., Sablina A.N. Inzhenernyj vestnik Dona, 2018, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2018/5300.
2. Genikhovich E.L., Gracheva I.G, Onikul R.L., Filatova E.N. Water, Air, & Soil Pollution: Focus, 2002. V. 2, №5-6. pp. 501-512.
3. Revich B.A., Sidorenko V.N. Bulletin «Towards a Sustainable Russia», 2006. № 35. URL: ecologyandculture.ru/upload/File/Bull_35en.pdf.
4. Barikaeva N.S., Nikolenko D.A. Vestnik Volgogradskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. Seriya: Stroitel'stvo i arkhitektura. 2017. № 50. pp. 182-189. URL: elibrary.ru/item.asp?id=32321718.
5. Petrenko L.K., Buc A.A. Inzhenernyj vestnik Dona, 2018, № 2. URL: ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_155_Petrenko_N.pdf.
M Инженерный вестник Дона, №2 (2024) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n2y2024/9011
6. Nikolenko D.A., Vasil'ev A.N., Ivanova Yu.P., Sakharova A.A., Ivanova O.O., Azarov V.N., Chernushchenko A.A. Inzhenernyj vestnik Dona. 2022. №2. URL : ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2022/7441.
7. Petrenko L. K., Sarkisyan A. A. Inzhenernyj vestnik Dona, 2017. № 4. URL : ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2017/4429.
8. Azarov V. N., Barikaeva N. S. and Solovyeva T. V. 2016 Monitoring of fine particulate air pollution as a factor in urban planning decisions Procedia Engineering (Amsterdam: Elsevier) 150. pp. 2001-2007.
9. Vasil'ev A.N., Kozlovtseva E.Yu., Garaev A.L. Inzhenernyj vestnik Dona. 2020. № 2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N2y2020/6313.
10. Kraisman J. Management of the corporation: actual problems of modernity Washington, DC. 2002. 560 p.
Дата поступления: 2.01.2024 Дата публикации: 8.02.2024
