Влияние автотранспорта на состояние окружающей среды города Брянска Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

УДК - 577.4

ВЛИЯНИЕ АВТОТРАНСПОРТА НА СОСТОЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ГОРОДА БРЯНСКА

М.Е. Семиехина

Изучена динамика движения автотранспорта в различных районах г. Брянска и дана оценка степени загрязнения атмосферного воздуха, почв и растений, дифференцировано интенсивности автотранспортного потока.

Ключевые слова: автотранспорт, загрязнение, атмосферный воздух, почва, растения

В больших городах, в том числе и в Брянске остро стоит проблема загрязнения воздушного бассейна вредными выбросами автотранспорта. В атмосферном воздухе увеличивается концентрация токсических веществ: окислов углерода, азота, серы, соединений тяжелых металлов, углеводородов. Часть токсичных соединений выпадает на поверхность почвы и растения вблизи автодорог, а часть уносится на более отдаленные расстояния, что отрицательно сказывается на окружающей человека среде и его здоровье. Если в начале 70-х годов прошлого столетия исследователями была определена доля загрязнений, вносимых в атмосферу автомобильным транспортом, и в среднем она составляла около 13%, то в настоящее время процент увеличился до 50, а в некоторых городах достигает и 90 [1,2]. В связи с этим повышается актуальность изучения и решения проблемы, связанной с загрязнением воздушного бассейна в городах вредными выбросами интенсивно развивающегося в последние годы автопарка [3-6].

Целью проводимых исследований являлось изучение качества окружающей природной среды в г. Брянске при негативном воздействии автотранспорта. Задача исследований состояла в оценке степени загрязнения атмосферного воздуха, почв и растительности токсичными

веществами, выбрасываемыми автотранспортом.

Наблюдения за состоянием загрязнения атмосферы в г. Брянске осуществляется на четырех стационарных постах силами ГУ «Брянской областной центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды». В атмосфере города контролируется содержание таких примесей, как взвешенные вещества, диоксид серы, оксид углерода, диоксид и оксид азота, формальдегид, растворимые сульфаты, бенз(а)пирен. В 2007 году по городу Брянску среднегодовая концентрация основных загрязняющих веществ, превышала предельно допустимую концентрацию в 1,3 - 2,5 раза. Индекс загрязнения атмосферного воздуха на территории города высокий и составляет 6,1. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от автотранспорта составляют 32,86 тыс. тонн, что составляет около 79 % от суммарных передвижных и стационарных источников [7].

Количество выбросов основных вредных веществ, поступающих в атмосферу от автотранспорта, было оценено расчетным методом для каждого района города. Для этого зафиксировали интенсивность движения автотранспорта на четырех пробных площадях (ПП): район автовокзала (ПП 1), в районе остановки ДК ЖД (ПП 2), «АЗС» микрорайон Московский (ПП 3), ул. Пушкина (ПП 4). Учет интенсивности движения автотранспорта регистрировался с 8 до 20 часов на каждой пробной площади, в середине февраля, апреля, июля, октября по методике, предложенной С.В. Алексеевым [8]. При этом отдельно регистрировался каждый тип машин - легковые, грузовые, дизельные автомобили и автобусы. Результаты исследования отражены в таблице 1.

Таблица 1

Интенсивность движения автотранспорта в различных районах г. Брянска (2009 г.)

Тип автомашин Интенсивность движения автотранспорта Ср. значение, шт/ч

февраль апрель июль октябрь

ПП 1 - район автовокзала (Советский район)

легковые 1838 1887 2011 2022 1939,5

грузовые 42 48 48 52 47,5

автобусы 59 60 64 65 62

дизельные 53 54 59 61 56,75

ВСЕГО: 1992 2049 2182 2200 M cd.=2105,75

ПП 2 - в районе остановки ДК ЖД (Фокинский район)

легковые 1115 1160 1170 1298 1185,75

грузовые 37 41 50 56 46

автобусы 22 29 39 33 30,75

дизельные 35 36 44 42 39,25

ВСЕГО: 1209 1266 1303 1429 мср.= 1301,75

ПП 3 - АЗС мкр. Московский (Бежицкий район)

легковые 1196 1267 1410 1431 1326

грузовые 63 61 66 67 64,25

автобусы 23 23 25 26 24,25

дизельные 58 59 61 65 60,75

ВСЕГО: 1340 1410 1562 1589 мср= 1475,25

ПП 4 - ул. Пушкина Володарский район)

легковые 797 881 961 970 902,25

грузовые 24 26 27 35 28

автобусы 10 11 11 12 11

дизельные 26 28 28 32 28,5

ВСЕГО: 857 946 1027 1049 мср= 969,75

Как мы видим из таблицы 1, все пробные площади отличаются по интенсивности движения автотранспорта. Максимальное количество проходящего транспорта отмечается на ПП 1 (2106±55 шт/ч), далее по убывающей на ПП 3 (1475±35 шт/ч), на ПП 2 (1302±29 шт/ч). Минимальная интенсивность движения автотранспорта отмечена по ул. Пушкина (970±19 шт/ч). В городском транспортном потоке преобладают легковые автомобили (около 90 %).

Следует также отметить, что на исследуемых пробных площадях с февраля по октябрь месяц 2009 года прослеживается тенденция к увеличению количества автотранспорта, что усугубляет экологическую обстановку г. Брянска.

Исходными данными для расчета количества выбросов являлись: количество единиц автотранспорта разных типов, проезжающих по участку автотрассы за единицу времени (табл. 1); нормы расхода топлива автотранспортом (табл. 2); значение эмпирических коэффициентов, определяющих выброс вредных веществ от транспорта в зависимости от вида горючего (табл. 3).

Коэффициент К - численно равен количеству вредных выбросов, соответствующего компонента в литрах при сгорании в двигателе автомашин количества топлива, необходимого для проезда 1 км. Затем рассчитали общий путь, пройденный выявленным количеством автомобилей каждого типа за 1 час (Ь, км) по формуле:

Ь = N1 * 1,

где N - количество автомобилей каждого типа за 1 час; 1 - обозначение типа автотранспорта; 1-длина участка, км.

Количество топлива (0) разного вида, сжигаемого при этом двигателями, рассчитали по формуле:

0= ь * У1

Таблица 2

Норма расхода топлива при движении автотранспорта в городских условиях и его удельный _________________________________________расход_____________________________________________

Типы автотранспорта Средние нормы расхода топлива (л/100 км) Удельный расход топлива, (Уі), л/км

Легковой автомобиль 12 0,12

Г рузовой автомобиль 31 0,31

Автобус 43 0,43

Дизельный грузовой автомобиль 32 0,32

Таблица 3

Значения коэффициентов, определяющих выбросы вредных веществ в зависимости от вида ______________________________________горючего__________________________________________

Вид топлива Значение коэффициента (К)

Угарный газ Углеводороды Диоксид азота

Бензин 0,6 0,1 0,04

Дизель 0,1 0,03 0,04

Результаты исследований по определению количества основных вредных веществ, поступающих в атмосферу от автотранспорта в 2009 г. в разных районах г. Брянска приведены в таблице 4.

Таблица 4

Количество основных вредных веществ, поступающих в атмосферу г. Брянска от ____________________________автотранспорта, 2009 г.____________________________________

Район пробных площадей Количество выброшенных вредных веществ, л

со углеводороды N02

ПП 1 - автовокзал 166,4 28 11,7

ПП 2 - ост. ДК ЖД 103,3 17,3 7,3

ПП 3 - АЗС 115,6 19,6 8,4

ПП 4 - ул. Пушкина 73,8 12,4 5,2

Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что в большей степени загрязнению выхлопными газами подвержены 1111 1 и 1111 3, где в час автомобильным транспортом выбрасывается, соответственно, 166,4 и 115,6 литров окиси углерода, 28 и 19,6 литров

углеводородов, 11,7 и 8,4 литров диоксида азота. В меньшей степени загрязнению подвержена 1111 2 и минимальное загрязнение испытывает 1111 4. Следовательно, с увеличением интенсивности движения автотранспорта, увеличиваются выбросы основных загрязняющих веществ поступающих в атмосферу при эксплуатации автомобилей.

Также мы подсчитали массу вредных веществ и количество воздуха, необходимое для их разбавления до значений, допустимых по санитарно-гигиеническим нормам. Результаты отражены в таблице 5.

Таблица 5

Количество воздуха, необходимого для разбавления вредных веществ до ПДК___________

Вид вредного вещества Объем вредного вещества; Ув, л Масса вредного вещества; Мв, г Количество воздуха для разбавления; У возд,, М ПДК вредного вещества, мг/м3

ПП 1 - автовокзал

СО 166,4 208 693333,3 0,3

Углеводороды 28 87,5 3500 25

N02 11,7 24,027 600669 0,04

Всего 206,1 319,527 1297502,

ПП 2 - ост. ДК ЖД

СО 103,3 129,125 430416 0,3

Углеводороды 17,3 54,063 2162,5 25

N02 7,3 14,991 374776,8 0,04

Всего 128,3 198,179 807355,3

ПП 3 - АЗС мкр. Московский

СО 115,6 144,5 481666,7 0,3

Углеводороды 19,6 61,25 2450 25

N02 8,4 17,25 431250 0,04

Всего 143,6 223 915366,7

ПП 4 -ул. Пушкина

СО 73,8 92,25 307500 0,3

Углеводороды 12,4 38,75 1550 25

N02 5,2 10,679 266964,3 0,04

Всего 91,4 141,679 576014,3

Результаты, полученные в ходе обработки данных исследований, свидетельствуют о том, что количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу 1111 работающими автомобильными двигателями, велико, а воздуха для их разбавления до безопасной концентрации явно не достаточно.

Продукты эмиссии двигателей и картеров автомашин, износа их механических частей и покрышек и дорожного покрытия, придорожная пыль и другие факторы образуют комплекс соединений, загрязняющий воздух и биологические объекты придорожных полос. Однако наибольшую опасность представляют тяжёлые металлы, накапливающиеся в почве и растениях вдоль автодорог и оказывающими токсическое воздействие на живые организмы и природные экосистемы.

По общепринятым методам, в отобранных на территории IIII города пробах почвы, определили содержание тяжелых металлов, а также установили степень ее токсичности при помощи биотестирования.

Для сравнения аналогичные исследования провели с образцом почвы, взятым на территории парка ДК ЖД (ПП 5), где движение автотранспорта запрещено.

Содержание элементов в почве на территории пробных площадей с разной степенью интенсивности движения автотранспорта представлены в таблице 6.

С помощью «Обобщенного перечня предельно допустимых концентраций вредных веществ в почве» сравнили полученные результаты.

В 2009 году отмечено превышение ПДК по содержанию РЬ на ПП 1 в 3,0 раза, на ПП 2 в 1,5 раза, на ПП 3 в 2,1 раза, на ПП 4 в 1,1 раза. На ПП 5 содержание РЬ находится в пределах допустимой концентрации. На отдельных территориях города содержание 2п также превышает пределы допустимой концентрации: на ПП 1 в 3 раза, на ПП 2 в 6,5 раза, на ПП 3 в 2,4 раза, на ПП 5 в 1,7 раза. На ПП 4 2п находится в пределах допустимой концентрации. Содержание Л8, N1 на всех пробных площадях превышает ПДК. Содержание Си, Мп, V на исследуемых территориях значительно ниже ПДК. Самая высокая концентрация Со, Бе, Т отмечена на ПП 4.

Таблица 6

Содержание химических элементов в почве в разных районах г. Брянска (мг/кг, среднее значение, 2009

Район взятия образцов

Элемент ПП 1- ПП 2 - ост. ДК ПП 3- ПП 4 - ул. ПП 5 - Парк

автовокзал ЖД АЗС Пушкина дкжд

Sr 69,7 95,7 91,6 90,1 134,0

Pb 97,5 49,0 67,7 34,0 31,9

As 22,5 13,9 16,7 12,0 11,0

Zn 166,0 355,7 130,4 51,7 93,6

Cu 27,7 29,1 17,8 31,1 25,5

Ni 20,3 23,7 21,6 24,7 21,0

Co 0,6 0 0,8 4,1 0,7

Fe 10667,3 10580,0 12009,12 16504,5 15641,7

Mn 278,7 274,4 237,0 362,7 371,3

Cr 63,3 79,1 86,1 63,9 64,9

V 27,7 33,3 29,5 57,0 42,8

Ti 1970,7 2023,6 2373,9 3562,9 2864,6

Химические методы анализа позволяют определить валовое содержание тяжелых металлов в среде, не учитывая форму нахождения данного металла. Биотестирование позволяет оценить совокупный эффект токсикантов. При определении степени токсичности почв методами биотестирования большое значение имеет чувствительность к токсикантам подопытных организмов. Чтобы достичь наиболее точного результата, необходимо использовать несколько тест-обектов из различных таксономических групп. В качестве тест-объектов мы использовали Paramecium caudatum (инфузория туфелька) и люминесцентные бактерии Escherichia coli М-17. Результаты исследования отражены в таблице 7.

Таблица 7

Определение степени токсичности почв методами биотестирования с тест-объектами:

Paramecium caudatum и люминесцентные бактерии Escherichia coli М-17

Результаты определения острой токсичности

Место отбора проб Среднее значение оптической плотности Индекс токсичности

Paramecium caudatum Escherichia coli М-17 Paramecium caudatum Escherichia coli М-17

контроль проба контроль проба

ПП 1 134 23 12272 8345 0,82±0,50 32,00±3,20

ПП 2 134 9 12274 9265 0,90±0,57 24,51±2,45

ПП 3 134 2,6 12281 7635 0,98±0,61 37,83±3,78

ПП 4 134 13 12271 9456 0,91±0,56 22,92±2,29

ПП 5 134 27 12272 10134 0,80±0,49 17,42±1,74

Изучая полученные индексы токсичности, определили, что водные вытяжки из почв, взятые с ПП 1, ПП 2, ПП 3, ПП 4 оказывают острое токсическое действие на оба тест-объекта, однако, образец, взятый с ПП 5 не токсичен для тест-объекта люминесцентные бактерии Escherichia coli М-17.

По совокупности анализируемых данных установили, что все водные вытяжки из почв оказывают острое токсическое действие.

Таким образом, можно сделать вывод о неблагополучном состоянии почв в местах,

характеризующихся наибольшей интенсивностью движения автотранспорта.

Для оценки содержания тяжелых металлов в растениях в качестве объекта исследований нами был взят одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale Wigg.), поскольку он произрастает на всех ПП, а также в литературе уже имеются данные о накоплении им Pb и Zn [9].

Образцы Taraxacum officinale Wigg, отбирали в тоже время на тех же пробных площадках. Собранную зеленую массу высыпали равным слоем на брезент и тщательно перемешивали. Из объединенной пробы отбирали среднюю пробу для анализа, массой 1 кг.

По общепринятым методам, в отобранных на территории ПП города пробах растений, определили содержание тяжелых металлов, а также установили степень ее токсичности при помощи биотестирования. Содержание химических элементов в листьях Taraxacum officinale Wigg представлены в таблице 8.

Таблица 8

Содержание химических элементов в листьях Taraxacum officinale Wigg., мг/кг сухого вещества в разных районах г. Брянска (мг/кг, среднее значение, 2009 г.)

Элемент Район взятия образцов

ПП 1 - автовокзал ПП 2 - ост. ДК жд ПП 3 АЗС ПП 4 - ул. Пушкина ПП 5 - Парк ДК ЖД

Sr 114,5 89,5 113,3 89,7 108,4

Pb 22,8 14,9 21,4 15,1 14,8

As 9,2 7,9 9,1 8,0 7,4

Zn 84,9 166,2 93,7 177,1 132,2

Cu 38,0 37,9 42,2 41,3 39,6

Ni 18,0 18,3 17,7 18,8 17,8

Co 0,8 1,0 2,5 3,7 4,5

Fe 4356,6 2950,4 3159,1 1830,3 1945,3

Mn 102,4 70,0 93,5 62,2 68,6

Cr 110,4 54,4 50,6 52,1 53,5

V 5,7 0 1,6 0 1,1

Ti 3,0 0 22,3 0 0

Анализируя таблицу 8, мы видим, что самая высокая концентрация Sr, Pb, As, Fe, Mn, Cr, V в листьях Taraxacum officinale Wigg отмечена на ПП 1, отличной от других ПП максимальной интенсивностью движения автотранспорта (2106±55 шт/ч). На ПП 4 максимальная концентрация Zn, Ni. Наибольшая концентрация Ti на ПП 3, а на ПП 2, ПП 4, ПП 5 он отсутствует. На ПП 3 высоко содержание Cu.

Для определениия степени токсичности Taraxacum officinale Wigg методами биотестирования использовали следующие тест-объекты: Ceriodaphnia affinis Lilljeborg

(цериодафнии) и Escherichia coli М-17 (люминесцентные бактерии). Результаты исследования отражены в таблице 9.

В результате исследования с использованием двух тест-объектов Ceriodaphnia affinis Lilljeborg и Escherichia coli М-17 следует сделать заключение о том, что все водные вытяжки из Taraxacum officinale Wigg оказывают острое токсическое действие. Однако, анализируя полученные данные, следует отметить, что доля гибели цериодафний и индексы токсичности выше на пробных площадях в районах, характеризующихся набольшей интенсивностью движения автотранспорта.

Таблица 9

Определение степени токсичности Taraxacum officinale Wigg методами биотестирования с тест-

Результаты исследования

Место отбора проб Ceriodaphnia affinis Lilljeborg Escherichia coli М-17

Кол-во выживших, шт Доля гибели, % Среднее значение оптической плотности Индекс токсичности

контроль проба контроль проба

ПП 1 10,0 4,3 57 49869 21483 56,68±5,66

ПП 2 10,0 5,0 50 49869 24207 51,33±5,13

ПП 3 10,0 4,7 53 49869 18124 63,66±6,36

ПП 4 10,0 5,7 43 49869 27393 44,80±4,48

ПП 5 10,0 6,7 33 49869 27640 44,38±4,43

На основе анализа данных, полученных в результате изучения интенсивности транспортных потоков, расчета выбросов основных загрязняющих веществ в атмосферу, оценки

уровня загрязнения почв и растений, следует сделать заключение о необходимости разработки эффективных мер, направленных на снижение загрязнения урбанизированных территорий автотранспортом и защиты населения от токсичных загрязнений окружающей среды.

Dynamics of motor transport movement in different districts of Bryansk was studied and the estimation of pollution level of atmospheric air, soils and plants depending on intensity of motor transport stream was given.

The key words: motor transport, pollution, atmospheric air, soil, plants.

Список литературы

1. Болбас, M.M Транспорт и окружающая среда / М.М. Болбас, Е.Л. Савич, Г.М. Кухаренок, Г.М. Пармон и др. М.: Технопринт, 2003. 262 с.

2. Марков, Ю. В. Социальная экология. Взаимодействие общества и природы // Учеб. пособие. Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2002. 544 с.

3. Любимов, В.Б. Актуальность мониторинга тяжелых металлов в природных и рукотворных экосистемах Прихоперья / В.Б. Любимов, Ю.В. Назаров // Материалы Всероссийской научно-практической конференции по оптимизации ландшафтов зональных и нарушенных земель. - Воронеж: ВГУ, 2005.С.151-155.

4. Любимов, В.Б. Мониторинг содержания тяжелых металлов в почве антропогенных экосистем Прихоперья / В.Б. Любимов, А.И. Золотухин, Ю.В. Назаров // Естествознание и гуманизм. - Томск: Сиб. ГМУ, Т. 2, №1, 2005. С. 104-105.

5. Любимов, В.Б. Автотранспорт и экология города Балашова (Саратовская область) / В.Б. Любимов, Ю.В. Назаров // Материалы всероссийской научно-практической конференции «Безопасность через образование». Брянск: БГУ, 2006. С.100-103.

6. Любимов, В.Б. Шумозащитная и пылезащитная способность зелёных насаждений в условиях г. Брянска / В.Б. Любимов, И.В. Мельников, М.Е. Семиехина // Экологическая безопасность региона // Сборник статей Международной научно-практической конференции. Брянск: РИО БГУ, 2009. С. 24-31.

7. Доклад «О состоянии окружающей природной среды по Брянской области в 2007 году» / Комитет природопользования и охраны окружающей среды, лицензирования отдельных видов деятельности Брянской области / Сост.: A.B. Городков, Г.В. Левкин, А.И. Сахаров. Брянск, 2008. -204 с.

8. Алексеев, С.В. Практикум по экологии / С.В. Алексеев, Н.В. Груздева, А.Г. Муравьев // Учеб. пособие. М.: АО МДС, 1996. 192 с.

9. Шиханов, Н.С. Биогеохимическая оценка состояния среды // Экология, 1997. №2. С. 146-149.

Об авторе

Семиехина М.Е. - аспирант Брянского государственного университета имени академика И.Г. Петровского, egf@mail.ru .