Факторы, определяющие степень влияния автотранспорта на биосферу

Факторы влияния автотранспортного комплекса на биосферу делятся на дорожные и транспортные.

К первым относятся возведение насыпи или организация выемки, про­кладка дорожного полотна, организация сопутствующей инфраструктуры. Ав­тодороги представляет собой линейные инженерные сооружения, конструк­ция которых включает ряд элементов, имеющих важное экологическое значе­ние (рис. 5.11). При их формировании и эксплуатации на местности наруша-

Таблица 5.21

Протяженность крупных автомагистралей, проходящих по территории населенных пунктов

Рис. 5.11. Элементы конструкции автомобильной дороги: 1 — полоса отвода, 2 — земельное полотно, 3 — ось дороги, 4 —дорожная одежда (покрытие), 5— обочина, 6— внешний откос кювета, 7— дно кювета (водоот­вод), 8— откос насыпи, 9— бровка земляного полотна, 10— кромка проезжей части, 11 — проезжая часть

Величина продольного уклона автомобильной дороги предопределяет характер рассеивания твердых частиц, выделяющихся в воздух при взаим­ном трении покрытия дороги и шин автомобиля, скорость стока поверхност­ных вод с полотна автодороги, а также — в некоторой степени — выброс загрязняющих веществ и расход топлива транспортными средствами, так как на спусках и подъемах скорость различна.

Мостовые переходы, развязки, трубы, тоннели различного заложения, под­порные стенки и защитные сооружения имеют свою специфику влияния на биосферу. В частности, мостовые переходы переформировывают береговую линию и изменяют сечение водотока — при этом нарушается гидрогеологичес­кий режим: появляются размывы и потеря общей устойчивости массива.

Рассматривая видовой состав придорожных фитоценозов, необходимо отметить, что семена растений переносятся на колесах транспортных средств, одежде пассажиров, шерсти животных и т.д. Кроме того, смена раститель­ности на обочинах происходит вследствие изменений условий среды обита­ния растений, прежде всего почвенных.

Таким образом, автодороги оказывают негативное воздействие на все примыкающие к ним природные объекты: почвы, грунты, флору и фауну, атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды.

Ко второй группе факторов относятся:

• вещества, образующиеся при работе автомобиля (отходящие газы ДВС, продукты истирания тормозных колодок и шин и т.д.);

ются природные ландшафты, изменяется режим стока поверхностных и грун­товых вод, нарушаются традиционные сезонные пути миграций животных и насекомых. Дорожная одежда (покрытие) непосредственно воспринимает на­грузку от транспортных средств и передает ее на земляное полотно. При этом под воздействием колес покрытие деформируется. С качеством дорожного покрытия связан расход топлива транспортными средствами: при улучшении качества покрытия расход меньше, а При плохом состоянии — выше. Автодо­роги нарушают основные природные балансы, существующие в природе: ра­диационный, гравитационный, водный, биологический.

Продольный уклон автомобильной дороги (i) — инженерно-технический параметр, характеризующий крутизну подъемов и спусков отдельных участ­ков дорожного полотна. Он определяется как отношение разности проект­ных отметок между крайними точками участков h (м) к расстоянию 1 (км) между ними:

• пыление поверхности полотна автодороги при движении по ней авто­транспорта;

• загрязненные поверхностные стоки;

• шум, вибрационное, электромагнитное и тепловое воздействие. Развитие автомобилизации приводит к необходимости учитывать псе

новые факторы техногенного характера: состав транспортного потока, ско­ростной режим его движения, техническое состояние транспортных средств, типы двигателей, сортность топлива и т. д., так как все эти факторы опреде­ляют качество и химический состав поступающих в экосистему токсикан­тов.

В частности, при движении автотранспортных средств по полотну авто­дороги воздушная среда придорожного пространства активно загрязняется отработанными газами (ОГ) автомобильных двигателей, испарениями из топ­ливной системы, отработанными маслами двигателей и металлами.

Среди компонентов отработанных газов приоритетность загрязнителей определяется их свойствами, прежде всего токсичностью, затем массой по­ступления и, наконец, возможностью технического контроля (оксид углеро­да, оксиды азота и серы и непредельные углеводороды). Опасность того или иного вещества (для человека) определяется исходя из его токсичности и объемов поступления вещества в среду (при этом во многих случаях не учи­тываются имеющиеся и возможные формы нахождения токсикантов). Ос­новную долю газообразных (аэрозольных) загрязняющих веществ ДВС кар­бюраторного типа составляет оксид углерода, а в выбросах дизельных дви­гателей — оксиды азота. Эти данные характеризуют токсичность отработан­ных газов автотранспортных средств лишь в общих чертах. Количество вред­ных веществ, выбрасываемых автомобилями, зависит от многих факторов: типа двигателя, типа и качества используемого топлива, режима нагрузки двигателя (режима движения автомобиля), конструкции автомобиля, эксп­луатационного состояния основных конструктивных узлов и деталей авто­мобиля, категории и технического состояния автодороги и др.

Источником загрязнения свинцом и его соединениями является этилированный бензин. Тетраэтилсвинец (РЬ(СзНб)4) служит добавкой к топливу и играет роль антидетонатора для увеличения октанового числа топлива. В соответствии с ГОСТ 2084-77 содержание тетраэтилсвинца (ТЭС) в бензине А-76 должно быть равным 0, 24 г/кг, а в бензинах АИ-93 и АИ-98 — 0, 5 г/кг. В Германии эти нормы более жесткие и составляют 0, 15 г/кг и 0, 4 г/кг соответственно для бензинов А-76 и АИ-93 и АИ-98, в США содер­жание ТЭС в топливе не должно превышать значения 0, 45 г/кг, а в Дании эта цифра составляет 0, 84 г/кг. Антидетонатор необходим, так как при уве­личении октанового числа увеличивается степень сжатия топливной смеси, растет мощность двигателя, и, следовательно, уменьшается расход топли­ва, а значит, и повышается эффективность работы автотранспорта. При на­личии ТЭС в топливе реакционная способность углеводородов к образова­нию смога уменьшается. Кроме того, тетраэтилсвинец играет роль смазки и таким образом способствует уменьшению износа двигателя. Хотя при нали­чии ТЭС количество альдегидов в отходящих газах увеличивается на 9-16 %.

Исключение ТЭС из состава топлива не приводит к уменьшению ток­сичности отработанных газов, так как для увеличения октанового числа уве­личивают содержание углеводородов, имеющих высокое значение октано­вого числа (ароматические — бензол, толуол). Их доля в неэтилированном бензине составляет 40-50 %. Отсюда следует, что доля ароматических угле­водородов, многоядерных углеводородов и бенз(а)пирена в составе отрабо­танных газах увеличивается, а также возрастает и тенденция двигателя к дымлению.

Производство этилированного топлива в России составляет 55 %. В на­стоящее время в крупных городах, таких как Москва и Санкт-Петербург, запрещено использование этилированного бензина, а также принимаются решения о сокращении его производства. Считается, что один автомобиль при среднем пробеге 10 тыс. км/год и расходе топлива 13, 5 л на 100 км, при содержании ТЭС в топливе — 0, 58 г/кг ежегодно выбрасывает около 2 кг твердых частиц, содержащих примерно 370 г свинца.

При сжигании 1 м³ дизельного топлива выделяется до 50 г свинцовых примесей. Таким образом, при интенсивности движения дизельных автомо­билей 1 000 ед./сут, эмиссия свинца на 1 пог. км автодороги составит около 60 кг/год.

Доля отходящих газов в объеме выбросов тяжелых металлов составляет 65 %. Источником еще 20 % загрязнений тяжелых металлов являются кар-терные газы, остальные 15 % составляют испарения из топливного бака и карбюратора. Распределение загрязнений тяжелыми металлами по источни­кам выглядит следующим образом: отходящие газы ДВС — 50 %, картер-ные газы — 25, испарения из топливного бака и карбюратора — 25 %. Боль­шая часть свинца в отходящих газах находится в виде галоида РЬСШг и комплекса галоида амония и галоида PD2NH4 PbClBr, РЬВгг, РЬ(ОН)Вг, (РЮ)₂-РЬВг₂, (PbO)₂ PbBrCl. В атмосфере 75% брома и 30-40% хлоридов разрушается с образованием карбоната и оксикарбоната свинца. В атмосфе­ре свинец может легко связываться со следами йода и образовывать ста­бильные соединения, которые препятствуют прохождению к земле солнеч­ной радиации. По разным оценкам свинец может удерживаться в воздухе от 1 до 4 недель.

Кроме того, автотранспортные средства — это источники резиновой пыли. Легковой автомобиль до момента полного износа рисунка протектора (в рас­чете на полный комплект шин) выбрасывает в окружающее пространство в среднем 14, 2 кг такой пыли, а грузовой автомобиль или автобус — по 92, 2 кг.

Важным фактором негативного воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду является поверхностный сток взвешенных частиц и нефтепродуктов с дорожной одежды. Помимо этих веществ в нашей стране за пределы автомобильных дорог со стоками и снегом поступает в год около 500 тыс.т солей, используемых для борьбы с гололедом в зимний период.

Загрязнение территории придорожной полосы осуществляется пылью, твердыми выпадениями из атмосферы и тяжелыми металлами. Накопле­ние тяжелых металлов в почвах придорожной полосы оказывает влияние на процессы почвообразования, изменяет вегетационный период растений, ока­зывает влияние на урожайность семье хозяйственных культур и косвенное влияние на человека при потреблении им растительной пищи, с большим содержанием тяжелых металлов.

Загрязненность придорожного пространства от автотранспортных средств зависит, кроме дорожных условий и качества топлива, от структуры авто­транспортного потока и его интенсивности. Значение этого показателя уве­личивается по мере преобладания грузовых автомобилей и общественного пассажирского транспорта.

Существует специальная классификация транспортных условий, осно­ванная на показателе интенсивности движения (количество автотранспорт­ных средств в час): легкие — до 1 100, средние— 1 100-1 900, затруднитель­ные — 1 900-2 500, тяжелые — 2 500-3 000 и критические — 3000-4000 и выше. В США интенсивность действующей автотранспортной нагрузки оце­нивается по скорости движения транспортного потока и длительности поез­дки (время в пути).

Влияние строительства дорог на биосферу заключается в следующем:

1. Неудобство населению — шум, вибрации, создающиеся при движении автомобилей, загрязнение отходящими газами.

2. Экономические потери — необходимость вырубки леса, сноса зданий и сооружений.

3. Косвенный ущерб населению— нарушение художественной и эстети­ческой ценности ландшафта.

4. Ущерб флоре и фауне — нарушение нормальных условий жизни, есте­ственной системы поверхностного и подземного водоотвода.

При строительстве, ремонте и эксплуатации автодорог выделяют следу­ющие основные загрязнители биосферы:

• отходящие газы двигателей внутреннего сгорания автомобилей;

• продукты истирания шин, тормозных колодок и материала покрытия. автодороги;

'■ '• поливомоечные и ливневые стоки;

• продукты антигололедных средств (главным образом Na и О);

• пылевое загрязнение;

• шумовое, электромагнитное, вибрационное и тепловое загрязнения, Суммарное воздействие всех рассмотренных выше факторов в масшта-

бах России приносит ежегодный экологический ущерб (от загрязнения воз-духа и воды, размещения отходов и воздействия шума на население) в раз­мере 18 трлн руб. (в ценах 1995 г.). Основная доля ущерба (78 %) связана с загрязнением атмосферы, а 18 % приходится на шумовые нагрузки. В струк­туре ущерба от загрязнения воздушного бассейна приоритет принадлежит выбросам свинца (55 %), затем оксидам азота (31 %), на альдегиды прихо­дится около 7 %. При этом более половины соединений свинца и 80 % окси­дов азота поступает в атмосферу от грузовых автомобилей и автобусов.