CC BY
49
ВОЗДЕЙСТВИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГОРОДСКОЙ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ АВТОТРАНСПОРТОМ НА ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
НАСЕЛЕНИЯ
INFLUENCE OF POLLUTION OF THE CITY AIR ENVIRONMENT BY MOTOR TRANSPORT ON POPULATION'S VITAL FUNCTIONS
M.A. Слепнев, A.C. Маршалкович
M.A. Slepnev, A.S. Marshalkovich
ГОУ ВПО МГУ
Рассматриваются динамика роста концентраций загрязнителей атмосферы в различных городах, проанализировано влияние размеров городов на интенсивность движения транспорта и объемы выбрасываемых загрязнителей
Dynamics of growth of concentration ofpollutants of atmosphere in various cities are considering, influence of the sizes of cities on intensity of a traffic and volumes of thrown out pollutants had been analyses.
В настоящее время одной из острейших экологических проблем крупных городов России является антропогенное загрязнение атмосферного воздуха, главным источником которого является автотранспорт. В частности, в Москве вредные вещества, поступающие в атмосферу от автотранспорта, во многом определяют степень загрязнения городской воздушной среды. При этом общая численность автотранспорта г.Москвы с 1992 по 2007 г. возросла почти в 4 раза и составила 3,37 млн. единиц, а по данным ГИБДД известно, что начиная с 2004 г. число автомобилей со сроком эксплуатации до 5 лет превышает число автомобилей со сроком эксплуатации от 5 до 10 лет. Фактический валовый выброс загрязняющих веществ, постоянно увеличиваясь за прошедшее десятилетие, превысил величину 1 млн. т, а из-за неравномерности уровня роста загрязнения по территории города в ряде районов автотранспорт усиливает различия в уровнях техногенной нагрузки. При этом отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания содержат сложную смесь, состоящую из более 200 химических соединений.
В связи с ростом автомобильного парка, изменением топливного баланса в сторону увеличения использования экологически «грязных» видов топлива, преобладает негативная тенденция увеличения выбросов загрязняющих веществ: пыли, диоксида серы, оксида углерода и особенно диоксида азота (рис.1) [7]. Более 2 млн. человек постоянно подвергаются воздействию загрязняющих веществ в атмосферном воздухе в концентрациях превышающих предельно допустимые нормы. В связи с этим существует проблема роста заболеваемости органов дыхания всех групп населения.
Для определения зоны распространения загрязняющих веществ, поступающих в приземный слой атмосферы с выбросами городского автотранспорта, были проведены расчеты полей максимальных концентраций диоксида азота NO2 и оксида углерода CO, как на территориях различных городов РФ, так и за их границами. В табл.
1 показаны численность населения исследуемых городов, суммарные выбросы автотранспорта, выбросы оксида углерода и диоксида азота [1].
Ср^цнеасщсвые гонцентра!?!»
дигсжвдй а ¡ста (НО=)
11 У! I |
2002 2003 2004 2005 2006 2007
год
Рис.1. Динамика роста среднегодовой концентрации диоксида азота
Как видно из табл.1 вклад СО в суммарные выбросы автотранспорта составляет около 80 %, вклад оксидов азота - около 10 %. Однако именно оксиды азота - самые токсичные газы из всей совокупности вредных веществ, поступающих в атмосферный воздух с отработавшими газами (ОГ) автотранспортных средств. Соединения азота, поступающие в атмосферу от автотранспорта, представлены в основном NO и N02. Выделяемый в атмосферу N0 под воздействием солнечного света интенсивно окисляется атмосферным кислородом до N0^ Кинетика дальнейших превращений N02 определяется его способностью поглощать ультрафиолетовые лучи и диссациировать на N0 и атомарный кислород в процессах фотохимического смога. Поэтому появление фотохимического смога обычно связывают с бурным развитием автомобильного транспорта.
Таблица 1
Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу ряда городов России от автотранспорта [1]
Название города Площадь, занятая автомагистралями, км2 Численность населения, тыс. чел. Суммарный выброс, тыс. тонн СО, тыс. тонн мох, тыс. тонн
1. Санкт-Петербург 350 4 773,0 238,7 192,6 26,7
2.Череповец 31 324,7 33,65 25,2 3,7
3. Астрахань 56 478,1 21,11 16,5 2,4
4. Сыктывкар 45 245,8 15,4 11,0 1,5
5. Кириши 21 54,6 2,4 1,9 0,2
6. Губкин 13 86,3 10.5 7.0 2.2
Выбранные города характеризуются различной структурой, интенсивностью автотранспортных потоков, плотностью улично-дорожной сети и метеорологическими условиями для рассеивания выбросов.
Исходные данные о выбросах автотранспорта на городских автомагистралях были определены на основе результатов натурных обследований характеристик автотранспортных потоков в соответствии с [5]. Для выбранных городов были выполнены расчеты максимальных концентраций диоксиду азота и оксиду углерода веществ в атмосферном воздухе на основе расчетных формул [5].
Результаты расчетов показывают, что по мере уменьшения площадей выбранных городов, от г. С.-Петербурга (350 км2) до г. Губкина (13 км2) (табл.1), зона распространения диоксида азота постепенно уменьшается от 88 км в г. С.-Петербурге до 17км в г. Губкине; зона распространения оксида углерода также уменьшается - от 25км до 7км. Так, в г. Астрахани с площадью, равной 56 км2, средней и максимальной интенсивностью движения автотранспортных потоков 2250 и 4000 авт./час соответственно зона распространения примесей от границы города составляет по диоксиду азота 4145км, а по оксиду углерода - 14-17км.
Таким образом, с уменьшением размеров городов уменьшается количество магистралей, интенсивность движения на них, а, значит, объемы выбрасываемых веществ и уровни концентраций, однако зоны распространения СО и К02, поступающих в приземный слой атмосферы с выбросами городского автотранспорта, могут составлять десятки километров от границ городов.
Примером негативного влияния строительства крупной транспортной магистрали на качество жизни горожан является создание третьего транспортного кольца (ТТК). Изначально его проектирование осуществлялось с целью минимизации антропогенной нагрузки на население, и по мнению специалистов, строительство ТТК привело первоначально к снижению загрязняющих выбросов на 14.5%.
Однако снижение интенсивности движения и уменьшение пробок в центре города, а как следствие, объемов загрязняющих выбросов от автотранспорта после строительства ТТК было лишь временным эффектом. Хотя строительство ТТК позволило на некоторое время разгрузить транспортные магистрали центральной части города, но со временем, в результате дальнейшего роста автопарка города, ТТК не стало справляться с этой задачей. В результате - протяженность транспортной сети города практически не изменилась, а как следствие, не произошло и уменьшения удельной плотности автомобилей на 1 км дорожной сети. Более того, появление новой транспортной магистрали в некоторой степени стало стимулом к более интенсивному использованию автотранспорта жителями столицы, что в свою очередь, привело к дальнейшему увеличению негативного воздействия автомобилей на окружающую среду города [8].
Кроме того, по поступившим обращениям жителей были обследованы с проведением лабораторных анализов и привлечением передвижной экологической лаборатории жилые территории, прилегающие к автотрассам с различной интенсивностью движения (Варшавское шоссе, Дмитровское шоссе, ул. Беговая, Проспект Андропова, и др.), к промышленным предприятиям (мусоросжигательный завод № 4 в Косино, РБУ «Волхонка-ЗИЛ», Южный порт, РТС «Переделкино», ООО «Северянин», Московский судостроительный завод, ЗАО «Микояновский мясокомбинат» и др.) [5]. Ведётся постоянный мониторинг жилых территорий, расположенных в непосредственной близости от промышленных зон города Москвы (промзона «Калошино-А», «Нагатино-Садовники», «Боткинский проезд», «Нижние Котлы», промзона района Дорогомилово). За последние 10 лет количество автоматических станций контроля загрязнения атмосферы выросло с пяти до 28, а в настоящее время количество таких станций еще возросло.
Похожая ситуация происходит и в Санкт-Петербурге, где количество загрязняющих веществ, превышающих ПДК возросло после введения в эксплуатацию кольцевой автомобильной дороги [2].
Таким образом, оптимизация экологической ситуации в крупных городах является комплексной проблемой, пути решения которой состоят не только в дальнейшем увеличении протяженности дорожной сети, которое, как показывает практика, зачастую дает только временный эффект, но и в уменьшение дефицита парковоч-ных мест, строительства тоннелей других технических сооружений, оптимизации системы зеленых насаждений.
Результатом загрязнения городской воздушной среды является ухудшение здоровья населения. При этом важно провести оценку ухудшения здоровья детского населения, т. к. во-первых, этот контингент не подвержен прямому воздействию производственной сферы, а во-вторых, является более чувствительным к неблагоприятным проявлениям факторов окружающей среды. В работе [6] представлен пример детской заболеваемости городов Республики Беларусь (табл. 2).
Таблица 2
Уровень детской заболеваемости по основным экологообусловленным заболеваниям в 2006г. по областным городам Республики Беларусь (случаев на 1000 человек) [6]
Наименование класса Брест Могилев Витебск Гомель Минск РБ
Всего детей (0-14 лет) 1538,5 2268,1 1435,2 1919,5 2346,2 1587,7
Болезни системы кровообращения 6,5 6,7 13,3 19,6 13,1 6,9
Болезни органов дыхания 1019,1 1430,3 986,9 1353,2 1608,3 1108,6
Болезни органов пищеварения 62,1 138,3 37,7 103,1 65,2 52,2
Болезни нервной системы 7,9 19,2 34,1 20,8 16,2 9,4
Наибольший уровень заболеваемости, установленный [6] в центральной и южной частях г. Могилева, связан с высокой степенью загрязненности атмосферного воздуха. В этой работе предложен алгоритм комплексной оценки экологического состояния городских территорий, которая достаточно объективно отражает реальное состояние воздушной среды и может быть использована для обоснования природоохранных мероприятий в исследованных городах.
Известны методики [3,4,6], применяемые для экологической оценки воздействия улично-дорожной сети на жилую застройку. В работе [4] предложена методика экологической оценки автотранспортных средств для ранжирования участков улично-дорожной сети городских территорий, учитывающая структуру, скоростной режим и токсичность загрязняющих атмосферу компонентов выбросов от автотранспорта. Показано, что для линейного участка дорожной сети приведенная к >му расчетному типу
ОпрЬ
__________ ____________ „„„„„„„ j (авт./ч) может быть представлена в виде:
4/2010 ВЕСТНИК _МГСУ
g = yk;;pl • gl • rv
j ^^ ij 1 1
i=1
где О ^ - фактическая интенсивность движения транспортных средств 1-ой груп-
КпрЬ
у - коэффициент приведения транспортных средств 1-ой группы к ]-
му расчетному типу автомобилей; Г - поправочный коэффициент, учитывающий среднюю скорость движения транспортных средств 1-ой группы на участке автомагистрали; п - число типовых групп транспортных средств. Коэффициенты приведения рассчитываются на основе суммарных показателей опасности выбросов. Эта методика [4] апробирована при проведении натурных исследований в ряде городов Уральского региона. Результаты исследований показали хорошее соответствие полученные оценок реальному состоянию движения автотранспортных средств на участках улично-дорожной сети.
Приведенные данные показывают возможность проведения экологической оценки воздействия автотранспортных городских сетей на селитебную территорию, а также срочную необходимость принятия неотложных мер (технологических, градостроительных, инженерно-организационных и др.) по сокращению выбросов в городскую воздушную среду, прежде всего, от движущегося автотранспорта.
Литература
1. Волкодаева М.В. Зона влияния выбросов городского автотранспорта // Экология урбанизированных территорий. - 2008. - №4. - С. 30 - 33.
2. Волкодаева М.В., Канчан Я.С. Использование комплесных (сводных) расчетов показателей воздействия выбросов загрязняющих веществ при управлении качеством атмосферного воздуха // Юг России. Экология, развитие. - 2009. - №1. - С. 6-13.
3. Ивашкина И.В. Экологические основы территориального планирования в г. Москве // Проблемы региональной экологии. - 2009. - №4. - С. 139- 146.
4. Маркелов Ю.И., Ворожнин B.C., Брюховских O.A., Сергеев А,П. Приведение различных автотранспортных средств к единому расчетному типу для экологической оценки и ранжирования участков улично-дорожной сети // Экология урбанизированных территорий. - 2009. - №2. - С. 97- 101.
5. Методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов. - СПб., 1999.- 13с.
6. Рыбак В.А. Влияние факторов окружающей среды на здоровье детского населения урбанизированных территорий // Экология урбанизированных территорий. - 2008. - №1. - С. 25 - 29.
7. Соколова Е.П. Динамика территориальной дифференциации загрязнения атмосферы выбросами от автотранспорта в Москве за период 2002-2007 гг. // Экология урбанизированных территорий. - 2008. - №1. - С. 34- 41.
The literature
1. Volkodaeva M.V. Zona vliyaniya vlbrosov gorodskogo avtotransporta // Ecologlya urbanizirovannih terretoriy. -2008. - №4.-S. 30 -33
2. Volkodaeva M.V. Kanchan Ya.C. Ispolzovanie kompleksnih (svodnih) raschetov pokazateley voz-deystviay vibrosov zagryaznyayuwih vewestv pri upravlenii kachestvom atmosfernogo vozduha // Yug Rossii .Ecologiya, razvitie -2009. -№1. - S. 6-13.
3. Ivashkina I.V. Ecologicheskie osnovi territorialnogo planirovaniya v g. Moskve // Problemi regio-nalnoy ecologii. -2009. - №4. - S. 139-146
4. Markelov Yu.I., Vorognin V.S., Bryuhovskih O.A.,Sergeev A.P. Privedenie razlichnih avtotrans-portnih sredstv k edinomu raschetnomu tipu dlya ecologicheskoy ocenki i rangirovaniya uchastkov ulichno-dorognoy seti //Ecologiya urbanizirovannih territoriy -2009. - №2. - S. 97 - 101.
5. Metodika opredeleniay vibrosov avtotransporta dlya provedeniya svodnih raschetov zagryazneniya atmosferi gorodov. - SPb - 1999. S. 13.
6. Ribak V.A. Vliyanie faktorov okrugayuwey sredi na zdorove detskogo naseleniya urbanizirovannih territoriy // Ecologiya urbanizirovannih territoriy. -2008. №1. - S. 25-29.
7. Sokolova E.P. Dinamika territorialnoy differenciacii zagryazneniya atmosferi vibrosami ot avtotransporta v Moskve za period 2002-2007 g. // Ecologiya urbanizirovannih territoriy. - 2008. - №1. -S. 34 - 41.
Ключевые слова: загрязнение от автотранспорта, атмосферный воздух, экологическая безопасность, здоровье горожан, интенсивность движения, экологическая оценка, оксид углерода, оксид азота.
Key words: pollution from motor transport, atmospheric air, ecological safety, health, Intensity of movement, ecological estimation, oxide of carbon, oxide of nitrogen.
E-mail авторов.mars. eko@mail. ru
Рецензент: В.А. Твердислов. проф. док. физ.-мат. наук. зав. каф. биофизики физического ф-та МГУ имени М.В. Ломоносова
