Влияние автомобмлмзации на окружающую среду

 

Таблица 3

Общие сведения о воздействии дорог на природные комплексы  

 

Вид воздействия	Факторы воздействия
Изъятие природных ресурсов	Отчуждение земель (постоянное и временное во время строительства). Нарушение почвенно-растительного покрова. Снятие почвы, дернового слоя. Добыча песка и гравия.
Изменение рельефа местности	Устройство насыпей, рекультивированных откосов, выемок, боковых резервов. Отвалы неиспользованного грунта и глубокие карьеры.
Гидротехнические работы	Осушение (дренаж) земель, болот. Регулирование стока (водоотвод). Устройство напорных, водопропускных сооружений, насыпей на болотах. Изменение русел водотоков.
Технологические загрязнения	Выделение минеральной пыли, шум, вибрация строительных машин и от взрывных работ. Засорение и загрязнение почвенного покрова в местах стоянок, временных сооружений и проведения взрывных работ. Прокладка коммуникаций в придорожной полосе и ее обработка пестицидами и противогололедными веществами.
Транспортные загрязнения	Отработанные газы транспортных средств.   Загрязнение компонентов окружающей среды углеводородами возле автозаправочных станций. Бытовое загрязнение придорожных земель вдоль дорог. Транспортный шум и вибрация. Высокие рекреационные нагрузки.

Технологические выбросы на 90 % представлены минеральной пылью, а такие выбросы, как СО (5 %), NO (2,5 %) и SO2, углеводороды и сажа (в сумме 2,5 %), дает парк автомобилей и строительно-дорожных машин автодорожных организаций. 

 

1. Воздействие на окружающую среду

В настоящее время на долю автомобильного транспорта приходится больше половины всех вредных выбросов в окружающую среду, которые являются главным источником загрязнения атмосферы, особенно в крупных городах. В среднем при пробеге 15 тыс. км за год каждый автомобиль сжигает 2 т топлива и потребляет около 4,5 т кислорода, что в 50 раз больше потребностей человека.

При этом автомобиль выбрасывает в атмосферу, кг/год: угарного газа – 700, диоксида азота – 40, несгоревших углеводородов – 230 и твердых веществ – около 5. Кроме того, выбрасывается много соединений свинца из-за применения в большинстве своем этилированного бензина.

В состав выхлопных газов входят следующие вредные вещества:

Сажа................................................................... 0,4 г/м3

Альдегиды......................................................... 0,2 мг/ м3

Бенз(а)пирен.................................................... 10–20 мкг/м3

Монооксид углерода....................................... 0–1,2 об.%

Монооксид азота............................................. 0,001–0,8 об.%

Углеводороды.................................................. 0,2–3,0 об.%                              

Мировым парком автомобилей с двигателями внутреннего сгорания ежегодно выбрасывается: оксида углерода – 260 млн. т, летучих углеводородов – 40 млн. т, оксидов азота – 20 млн. т. С ростом числа автомобилей существенно загрязняется атмосферный воздух крупных городов (табл. 4). 

 

Таблица 4

Доля участия автомобильного транспорта в загрязнении

атмосферы крупных городов мира (%) (Степановских, 2000) 

 

Город	Оксиды углерода	Оксиды азота	Углеводороды
Москва	96,3	32,6	64,4
Санкт-Петербург	88,1	31,7	79
Токио	99	33	95
Нью-Йорк	97	31	63

 

 

Наблюдения показали, что в домах, расположенных рядом с большой дорогой (на расстоянии до 10 м), жители болеют раком в 3–4 раза чаще, чем в домах, удаленных от дороги на расстояние 50 м.

Например в г. Москве среднесуточный выброс загрязняющих веществ от автотранспорта с дизельным или бензиновым топливом  
(70 млн. машино/километров) превышает 700 кг свинца, 400–900 кг полициклических ароматических углеводородов, сернистого ангидрида – от 24 до 33 т, сажи не менее 800 кг.

Количество выбрасываемых веществ зависит от типа используемого топлива (табл. 5). 

 

Таблица 5

Количество загрязняющих веществ, т/сут, выделяющихся

в атмосферу при работе автотранспорта на разных типах топлива  

 

Основные загрязняющие компоненты	Бензин	Дизельное топливо	Газ
Монооксид углерода Углеводороды Оксиды азота	2147,2 390,4 122,0	100 44 28	121,9 27,7 13,9
Итого, т (%)	2659,6 (88,8)	172 (5,7)	163,5 (5,5)

 

 

Высокий удельный вес автомобилей с карбюраторными двигателями наряду с широким применением этилированного бензина на большей части территории России обусловили загрязнение атмосферы соединениями свинца. Суммарный выброс свинца в атмосферу от автотранспорта по России в целом в 1997 г. составил около 4 тыс. т, причем основным загрязнителем является грузовой транспорт: на его долю приходится  
54 % общей массы выброса свинца. На территории России максимальные выбросы свинца по абсолютной величине отмечаются в Уральском (685 т), Поволжском (651 т) и Западно-Сибирском (568 т) регионах.

Проведенные расчеты показали, что годовой ущерб экосистемам от загрязнения атмосферы выбросами автотранспорта по РФ составлял примерно 16,2 млрд. руб., в том числе из-за использования этилированного бензина. Так, в 1997 г. его доля в общем производстве бензина составляла около 64 %. Кроме того, закупки этилированного бензина проводились за рубежом. Предпринятые законодательные меры (закон «О запрете производства и оборота этилированного бензина в Российской Федерации», № 34 ФЗ, март 2003) привели к сокращению выбросов в атмосферу. Однако то количество солей свинца, которое уже поступило в придорожные почвы, навряд ли может так быстро измениться. То же касается растительности, аккумулировавшей свинец в своей биомассе. Так, содержание свинца в почвах пятикилометровой зоны вокруг крупных городов вдоль автомагистралей иногда превышало 80 ПДК.

Установлено, что на расстоянии 100 м от дороги в почве накапливаются загрязняющие вещества, в том числе тяжелые металлы. Воздух в непосредственной близости от автомагистралей насыщен отработанными газами транспортных средств. Поэтому обитатели этих мест аккумулируют в своих организмах соединения свинца, цинка, кадмия, никеля и другие вредные вещества, которые отрицательно влияют на растительные комплексы и продолжительность жизни отдельных видов растений. Известно, что липы растут в лесах около 400 лет, в городских парках их жизнь сокращается до 125 лет, а вот липы, растущие вдоль дорог, живут не более 80 лет.

В качестве индикаторов загрязнения окружающей среды токсичными веществами используют лишайники, растущие на деревьях (эпифитные лишайники), которые очень чувствительны к изменению химического состава воздуха (Скирина, 1998).

При проведении исследований с использованием лишайников в качестве индикаторов необходимо учитывать кислотно-щелочные свойства субстрата, являющиеся одной из важных характеристик местообитаний эпифитных лишайников. По отношению к кислотно-щелочным свойствам субстрата лишайники делят на следующие группы (Бязров, 2002):

ацидофилы – предпочитают кислые условия для роста рН = 4,0;

ацидофиты – растут при рН = 4,5 – 5,5;

нейтрофиты – условия обитания приближены к рН = 5,5 – 7,0;

базифиты – растут в основном при нейтральных или слабо щелочных условиях – рН более 7,0

Кислотные атмосферные осадки понижают величину рН коры деревьев, а выпадения золы, пыли – увеличивают значение рН. Все это ведет к изменению лишайниковых сообществ, встречавшихся ранее на соответствующем субстрате, что можно использовать для качественной оценки загрязнения воздуха.

Так, замещение нейтрофитов ацидофильными видами указывает на кислотное загрязнение окружающей среды. Увеличение рН коры приводит к росту числа нитрофильных лишайников, произрастающих в условиях повышенного содержания соединений азота и предпочитающих нейтральную или слабощелочную среду.

Интересные исследования были проведены на юге Дальнего Востока в пригородах г. Биробиджана и на территории заповедника «Бастак» (Скирина, Скирин, 2006). Исследования показали, что подкисление коры дуба в пригороде Биробиджана в значительной степени связано с влиянием таких факторов, как топливно-энергетический комплекс, автотранспорт и пожары, от которых в атмосферу поступают зола с частицами недогоревшего топлива, оксиды углерода, водорода, азота, серы.  
На это указывает присутствие ацидофильных лишайников. Так, в фоновой зоне участка заповедника в верховье р. Курга нитрофильные и ацидофильные виды лишайников составляли 5,9 %, тогда как в пригородной зоне эта группа индикаторов насчитывала 20,6 %.

Отработавшие газы автомобилей с карбюраторными двигателями в числе наиболее токсичных компонентов содержат оксид углерода, оксиды азота и углеводороды, а газы дизелей – оксиды азота, углеводороды, сажу и сернистые соединения. Один автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 т кислорода, выбрасывая при этом с отработавшими газами примерно 800 кг угарного газа, 40 кг оксидов азота и почти 200 кг различных углеводородов. Снижению токсичности и нейтрализации отработавших газов уделяется основное внимание, и в этом направлении ведутся постоянные технические разработки.

Картерные газы вносят свою долю в загрязнение атмосферного воздуха. Их количество в двигателе возрастает с увеличением износа.  
Кроме того, оно зависит от условий движения и режима работы двигателя. На холостом ходу система вентиляции картерных газов, которой снабжены практически все современные двигатели, работает менее эффективно, что ухудшает экологические показатели автомобилей.

Испарения бензина в автомобиле имеют место при работе двигателя в нерабочем состоянии. Внутренняя полость бензобака автомобиля всегда сообщается с атмосферой для поддержания давления внутри бака на уровне атмосферного по мере выработки бензина. Это необходимо для нормальной работы всей системы питания двигателя, но в то же время создает условия для испарения легких фракций бензина и загрязнения ими воздуха.

Новый вредный фактор, связанный с автотранспортом – это «автомобильные пробки». Именно в это время автомобиль выделяет максимальное количество ядовитых веществ, в том числе угарного газа (монооксид углерода). При массовых скоплениях автомобилей, работающих в режиме «холостого хода», в зоне влияния автомобильной дороги эти концентрации увеличиваются в несколько раз, вызывая симптомы отравления (табл. 6). Ущерб здоровью может наноситься не только автомобилистам, но и пешеходам, находящимся на остановках. Особую опасность воздействие выхлопных газов представляет для детей, в связи с концентрацией высокотоксичных веществ в приземном слое.

Таблица 6

Симптомы отравления монооксидом углерода (Астафьева, 2006) 

 

Концентрация СО, мг/л	Длительность воздействия	Симптомы
0,23 0,5–0,6 0,8–1,1 1,3–1,7 1,8–2,3 3,5 3,5 14,0	5–6 ч 4–5 ч 2 ч 1,5 ч 1,5 ч 5–10 мин 20–30 мин 1 мин	Головокружение Головокружение, тошнота, рвота Потеря сознания Потеря сознания, возможная смерть Потеря сознания, возможная смерть Головокружение Смерть Смерть

 

 

Предприятиями автомобильного транспорта также сбрасываются в поверхностные водоемы сточные воды, содержащие в основном взвешенные вещества и нефтепродукты. Значительное воздействие на компоненты биосферы оказывают утечки нефтепродуктов при их транспортировке. Затем с поверхностным стоком они попадают в водные экосистемы и в грунтовые воды. С проезжей части дорог смываются различные комбинации топлива: бензин, дизельное топливо, смазочные масла. Особое место занимают токсичные вещества, поступающие с дождевым и талым стоком (табл. 7). 

 

Таблица 7

Концентрация загрязняющих веществ в дождевом

и талом стоке с дорог, мг/л (Луканин, Трофименко, 2001) 

 

Характер водосборной площади	Дождевой сток		Талый сток
	Взвеси	Нефтепродукты	Взвеси	Нефтепродукты
Центр города со сложившейся застройкой, умеренная интенсивность движения транспорта	400–600	7–12	1300–1600	10–12
Новый благоустроенный район, средняя интенсивность движения транспорта	700–1000	10–15	1500–1700	12–15
Промышленные и складские территории с интенсивным движением транспорта	800–1200	12–20	2000–2500	12–20
Современные автомагистрали	800–1000	15–20	2500–3000	20–30