Экологический аспект строительства и эксплуатации автомобильной дороги

Содержание

Введение. 3

1. Характеристика природно-климатических условий участка дороги. 4

1.1.    Рельеф. 4

1.2.    Почва. 4

1.3.    Климат. 6

1.4.    Растительность. 8

1.5.    Животный мир. 10

1.6.    Особо охраняемые территории. 14

1.7.    Выбор оптимального варианта трассы.. 17

2.      Влияние строительства автомобильной дороги на окружающую среду. 19

2.1.    Загрязнение воздуха выхлопными газами. 19

2.2.    Загрязнение почв и водной среды                                                                        горюче-смазочными материалами. 25

2.3.    Предупреждение дорожной эрозии и оврагообразования. 28

2.4.    Оценка ущерба лесным и охотничьим угодьям. 30

2.5.    Предупреждение подтопления лесных массивов и водопропускные сооружения. 32

3.      Влияние эксплуатации автомобильной дороги на окружающую среду. 34

3.1.    Оценка загрязнения водной среды.. 34

3.2.    Оценка загрязнения воздушной среды.. 35

3.3.    Оценка загрязнения почв. 37

Заключение и выводы.. 40

Список литературы.. 42

Приложение. 45

Введение

В последние десятилетия в связи с быстрым развитием автомобильного транспорта существенно обострились проблемы воздействия его на окружающую среду. Транспортно-дорожный комплекс является мощным источником загрязнения природной среды. Из 35 млн.т вредных выбросов 89% приходится на выбросы автомобильного транспорта и предприятий дорожно-строительного комплекса. Существенна роль транспорта в загрязнении водных объектов. Кроме того, транспорт является одним из основных источников шума в городах и вносит значительный вклад в тепловое загрязнение окружающей среды.

Автомобили сжигают огромное количество нефтепродуктов, нанося одновременно ощутимый вред окружающей среде, главным образом атмосфере. С каждым годом количество автотранспорта растет, а, следовательно, растет содержание в атмосферном воздухе вредных веществ. Постоянный рост количества автомобилей оказывает определенное отрицательное влияние на окружающую среду и здоровье человека.

В данной работе мы бы хотели более подробно рассмотреть экологический аспект строительства и эксплуатации автомобильной дороги, выявить все источники загрязнений, оценить их воздействие на окружающую среду. Рассматривать этот вопрос мы будем применительно к природно-климатическим условиям Томской области.

1. Характеристика природно-климатических условий участка дороги

1.1.  Рельеф

В Томской области преобладают плоские, сильно заболоченные территории Западно-Сибирской равнины; лишь на юго-востоке в пределы области заходят северные отроги Кузнецкого Алатау (высота до 211 м). К северу от 58° северной широты сохранились ледниковые формы рельефа – моренные гряды, камовые холмы, озёрно-ледниковые впадины и др. Широкая долина Оби делит территорию области на две почти равные части; левобережье, включающее обширную болотистую Васюганскую равнину, и более возвышенное правобережье. 

1.2.  Почва

Географическое положение области (средне-южно-таежная зона) предопределяет невысокое естественное плодородие почв и низкую продуктивность большинства угодий, хотя расположение области в трех природно-сельскохозяйственных зонах (лесостепной, южно-таежно-лесной и средне-таежной) обусловило формирование почв различного уровня плодородия: от черноземов и серых лесных до подзолистых и болотно-подзолистых. В почвенном покрове Томской области преобладают дерново-подзолистые, болотно-подзолистые и болотные почвы, в поймах рек распространены аллювиальные почвы.

Природно-климатические условия лесостепной зоны способствуют формированию почв с ярко выраженным дерновым процессом. В самом южном районе области, Кожевниковском, имеется ограниченный ареал черноземов выщелоченных, обладающих наиболее высоким уровнем естественного плодородия, обусловленного довольно большим содержанием гумуса, близкой к нейтральной реакцией среды, высокой емкостью поглощения, высокой степенью насыщенности основаниями, очень низкими значениями гидролитической кислотности, средней обеспеченностью подвижным фосфором и обменным калием. В структуре пашни Томской области доля черноземов и лугово-черноземных почв составляет 10,7 %. В Кожевниковском районе эти почвы занимают 50,7 % пашни, в Шегарском — 20,5 %.

Наиболее пригодные для ведения сельского хозяйства серые лесные почвы занимают всего 7,8 % общей площади и распространены в южных районах области на террасах и водоразделах рек. Основу пахотного фонда Томской области составляют серые лесные почвы, формирующиеся в более прохладных и влажных, по сравнению с черноземами, условиях. Доля серых лесных почв в структуре пашни составляет 37,8 %; сенокосов — 6,8 %, пастбищ — 17,7 %.

Высоким уровнем естественного плодородия обладают темно-серые лесные почвы, занимающие 9,5 % в структуре пашни области, наиболее распространенные в Кожевниковском, Шегарском, Зырянском и Первомайском районах, формирующиеся на водоразделах и пологих склонах террас рек Оби, Томи, Яи, Чулыма. Эти почвы обладают высоким содержанием гумуса и по своим свойствам приближаются к черноземам.

Доля низкоплодородных светло-серых лесных почв в структуре пашни Томской области составляет 19,4 %; подзолистых и дерново-подзолистых — 9,7 %. В этих почвах ослаблен дерновый процесс и усиливаются эллювиально-иллювиальный и глеевый процессы. Почвы формируются на плоских водораздельных равнинах и выположенных склонах террас крупных рек, характеризуются низким содержанием гумуса, среднекислой и сильнокислой реакцией среды, невысокой емкостью поглощения и степенью насыщенности основаниями по сравнению с серыми лесными почвами, средней обеспеченностью подвижным фосфором и обменным калием.

Аллювиальные почвы обладают высоким естественным плодородием, связанным с тем, что в них развивается дерновый и аллювиально-поемный процессы, постоянно производятся элементы питания, активно протекают биологические процессы. Немалое значение имеет, накладывающий определенный отпечаток на водно-воздушный, тепловой и пищевой режимы почв паводковый режим рек. Наиболее интенсивно аллювиальные почвы высоких участков пойм рек распахиваются в Александровском (31,2 %), Тегульдетском (13,2 %), Колпашевском (9,8 %), Парабельском (6,8 %), Чаинском (4,8 %) районах.

Болотно-подзолистые и болотные почвы в северной таежной и центральной таежной зонах имеют широкое распространение, особенно на левобережье р. Оби. В правобережной части Оби на междуречье Кеть-Чулым они развиты хуже, в связи с более высокими абсолютными отметками водораздельных участков и лучшим дренажем. Сравнительно меньше площадь болотные почвы занимают в зоне лесостепи. Болотно-подзолистые почвы (глееподзолистые, торфянисто- и торфяно-подзолисто-глеевые), занимают большие площади на водоразделах Тым-Кеть, Васюган-Парабель, Парабель-Парбиг и др. под покровом заболоченных моховых лесов, которые распространены на междуречных пространствах между дренированными придолинными массивами и водораздельными болотами.

1.3.  Климат

Климат Томской области, континентальный, определяется ее географическим положением. Томская область расположена в умеренных широтах — 55-61^°с. ш. и отличается значительной сезонной изменчивостью притока солнечной радиации и преобладанием северо-восточного переноса воздушных масс.

Среднегодовая температура воздуха отрицательная: от –0,5 °С, в г. Томске, до –3,5 °С, на северо-востоке области. На территории области хорошо выражены все четыре сезона: зима, весна, лето, осень. Средняя температура января изменяется от –21,5…–23 °С на севере, до –19,2…–20,5 °С на юге. Абсолютный минимум температур варьирует на территории в пределах от –52...–58 °С (с. Первомайское), но чаще составляет –54…–56 °С (в г. Томске –55 °С).

Средние температуры июля находятся в пределах +16,8…+17,0 °С на севере области, и +18…+20 °С — на юго-востоке. Абсолютный максимум температур воздуха повсеместно составляет +36…+38 °С. Средние годовые температуры по районам области в разные сезоны представлены в таблице 1.

Таблица 1

Средняя температура воздуха по сезонам 2002 г. по Томской области, ° С

Населенные пункты	Зима		Весна		Лето		Осень
	ср. за мес.	откл. от нормы	ср. за мес.	откл. от нормы	ср. за мес.	откл. от нормы	ср. за мес.	откл. от нормы
Александрово	–12	+5,1	2,2	+0,2	15,1	+0,2	2,9	–0,3
Каргасок	–10,5	+6	3	–0,1	15,8	+0,3	3,9	+0,1
Парабель	–10,2	+6,1	3,3	+0,1	15,7	+0,3	4,1	+0,1
Старица	–9,3	+6,4	4,1	0	15,5	+0,1	4,4	+0,2
Средний Васюган	–10,2	+5,6	3,8	+0,3	15,4	0	3,9	–0,5
Новый Васюган	–9,5	+5,9	3,7	–0,4	15,2	–0,1	4,7	+0,4
Пудино	–9	+6,6	4,1	–0,4	15,5	+0,1	4,4	0
Бакчар	–8,5	+6,7	5	+0,2	16	+0,2	5,4	+0,8
Колпашево	–9,6	+6,6	4	+0,6	16	+0,2	4,2	–0,1
Подгорное	–8,8	+7,1	5	+1,3	16	+0,5	4,7	+0,4
Молчаново	–8,5	+6,7	5,3	+0,9	16	+0,2	4,8	+0,3
Первомайское	–8,2	+6,9	5,5	+0,9	16	+0,5	4,8	+0,2
Тегульдет	–8,8	+7	4,9	+1,1	16	+0,6	4,2	+0,3
Томск	–7,9	+6,7	5,8	+1,3	16	0	5,2	+0,4
Кожевниково	–7,4	+7,3	6,1	+0,8	16	+0,3	6,3	+1,1

Средние годовые скорости ветра по области — 3-4 м/с; преобладают юго-западные и южные ветры. В долинах крупных рек (Обь, Томь) повторяемость скоростей ветра 4-7 м/с составляет 28 %, что создает наиболее суровые зимние условия.

Годовое количество осадков составляет 450-590 мм, из них 66-78 % выпадает в жидком виде, а остальные — в твердом. Средняя высота снежного покрова — 60-80 см, снег держится на севере 183-201, на юге — 178-180 дней. Суммарное количество осадков в Томской области по сезонам представлено в таблице 2. Повсеместно развита сезонная мерзлота. Глубина промерзания грунтов изменяется от 0,5-0,6 м на торфяниках до 3,5 м на песках; в среднем она составляет 1-2 м.

Таблица 2

Сумма осадков по сезонам 2002 г, по Томской области, мм

Населенные пункты	Зима		Весна		Лето		Осень
	сумма за месяц	% от нормы	сумма за месяц	% от нормы	сумма за месяц	% от нормы	сумма за месяц	% от нормы
Александрово	153	139	61	88	250	106	118	120
Каргасок	130	123	80	118	244	109	127	144
Парабель	201	205	51	71	221	99	161	185
Старица	213	182	59	78	225	98	98	110
Средний Васюган	199	135	49	58	216	91	164	152
Новый Васюган	205	137	56	67	268	109	107	96
Пудино	201	183	60	82	255	111	116	132
Бакчар	196	194	55	77	273	121	72	82
Колпашево	185	155	57	72	286	131	114	120
Подгорное	132	120	57	80	307	143	74	79
Молчаново	210	181	104	149	263	126	84	97
Первомайское	179	153	91	142	237	128	67	76
Тегульдет	238	142	69	87	216	100	93	89
Томск	268	145	91	111	267	121	71	68
Кожевниково	197	166	99	152	210	114	72	85

1.4.  Растительность

Общая площадь лесного фонда Томской области, по данным ГУПР по Томской области, составляет 28458,6 тыс. га (89 % всей территории области). Средняя лесистость этой территории определена на уровне 67,1. Распределение площадей лесов по породному составу (рис. 1) и возрастная структура (рис. 2) лесов составлены по данным учета лесной службы ГУПР по Томской области.

Общий запас древесины в области составляет 2609,0 млн. м³, в том числе спелых и перестойных — 1640,21 млн. м³ (62,8 %).

В 2002 г. зарегистрировано 135 лесных пожаров (произошло уменьшение количества лесных пожаров на 29 % по сравнению с 2001 г.). Лесная площадь, подверженная пожарам, составила 1,08 тыс. га (произошло сокращение на 40 %). Динамика лесных пожаров представлена в табл. 3 . Ежегодно лесными пожарами уничтожается 0,1—1,2 % расчетной лесосеки. Таким образом, пожары являлись основным фактором, влияющим на состояние древесных ресурсов, несмотря на то, что за рассмотренный период они нанесли определенный ущерб.

Таблица 3

Динамика лесных пожаров в Томской области

В целом по Томской области потребление древесины носит неистощающий характер: показатели потоков использования значительно ниже объемов устойчивого прироста.

      Леса Томской области оказывают значительное воздействие на состояние окружающей среды и играют огромную роль в системе использования природных ресурсов территории области, обеспечивая разнообразные потребности людей. Они служат не только сырьевой базой лесной и лесоперерабатывающей промышленности, но являются и одним из основных элементов рекреационного потенциала, средой обитания человека, регулируют и очищают водные стоки; эффективно предотвращают эрозию земель, сохраняют и повышают плодородие почв, наиболее полно сберегают генетическое разнообразие биосферы, обогащают атмосферу кислородом и предохраняют воздушный бассейн от загрязнения, в значительной степени формируют климат.

1.5.  Животный мир

Животный мир Томской области насчитывает около 2 тыс. видов. Из них 1,5 тыс. видов составляют различные группы беспозвоночных, один вид — круглоротые, 33 вида — рыбы, 6 видов — амфибии, 4 вида — рептилии, 326 видов — птицы и 62 вида — млекопитающие.

Обилие видового разнообразия во многом объясняется ландшафтно-экологическим обликом области. Из общей площади области (31439,1 тыс. га) 20022,4 относятся к лесным угодьям, 1365,3 — к полевым, 9146,6 тыс. га — к болотным; прочими угодьями занято 294,4 тыс. га (см. рис. 3) [по данным 18, 19].

Рис. 3. Соотношение различных угодий на территории Томской области

В связи с этим, в составе фауны области более половины всех животных обитают в лесах (или их производных), около трети всех видов тяготеют к водным и водно-болотым угодьям.

Среди птиц большинство составляют:

-  перелетные виды — 147,

-  оседло-кочевые — 48,

-  пролетные (пересекающие территорию области, но не размножающиеся в ее пределах) — 39

-  зимующие (появляющиеся только в зимний период) — четыре вида.

Значительным числом (62 вида) представлены залетные виды, пребывание которых на территории Томской области не закономерно. Основу популяции птиц области составляют 225 гнездящихся видов. Зимой численность птиц колеблется: в разные годы на территории области насчитывается от 30 до 60 видов, что зависит от наличия кормов (ягодных и семенных растений) и погодных условий. Орнитофауна Томской области по своему историческому происхождению имеет сибирско-европейской характер, со значительной долей участия транспалеарктических видов.

Охотничье-промысловые животные

Общий список охотничье-промысловых животных включает 28 видов млекопитающих и 38 видов птиц. Достаточно развита и популярна у населения охота на копытных, медведей, зайцев, на боровую и водоплавающую дичь и пушных зверей. В последние годы в угодьях Томской области все чаще встречаются дикие кабаны, группы и отдельные особи которых заходят из сопредельных районов Новосибирской области.

Добыча охотничье-промысловых животных ведется штатными охотниками и охотниками-любителями. Нормы изъятия (отстрела) устанавливаются согласно учетным данным по каждому из видов животных. Добыча лицензионных видов проводится согласно инструкции, утвержденной Главохотой РФ, и методических рекомендаций ЦНИГ Главохоты по согласованию с областными природоохранными органами и обществами охотников.

При незначительной плотности населения, охотничьи угодья Томской области достаточно обширны, разнообразны и составляют более 30 млн. га.

На основании данных охотуправления Томской [18] области, в целом наблюдается увеличение численности бурого медведя, выдры, соболя, бобра. Зарегистрирована относительная стабилизация численности волка, лисицы, рыси, росомахи, горностая, ондатры, зайца-беляка и белки. Наблюдалось снижение численности сибирской косули и лося. Численность водоплавающей и боровой дичи в Томской области находится на стабильно высоком уровне.

По данным охотуправления Томской области, ежегодно изымается менее 15 % численности охотничье-промысловых животных, но на локальных территориях возможно уменьшение популяций животных за счет перепромысла и трансформации среды обитания в процессе хозяйственной деятельности.

Рыбные ресурсы

Общий рыбохозяйственный фонд Томской области составляет около 500 тыс. га (1,6 % всего земельного фонда) и включает речную систему, пойменные и материковые озера, а также несколько сотен гектаров прудов. Среди этих разнообразных типов водоемов наибольшее значение в формировании рыбных запасов имеет р. Обь и ее пойменные озера, а также нижние участки крупных притоков (рек Томь, Чулым, Кеть, Васюган, Тым).

В последние годы естественные условия водоемов Томской области в целом благоприятны для формирования запасов озерно-речных рыб, составляющих основу рыбного промысла. Общие промысловые запасы находятся примерно на одном уровне, однако состояние запасов отдельных видов рыб в значительной степени колеблется в связи с достижением промысловых размеров поколений рыб различной «урожайности», а численность каждого поколения зависит главным образом от гидрологического и температурного режимов в период нереста, развития икры и личинок.

В Томской области запасы плотвы, ельца, карася, окуня и налима стабильны, промысловые запасы щуки и леща в течение двух последних лет находятся на высоком уровне. Основные запасы полупроходных рыб (нельма, муксун и пелядь) интенсивно осваиваются в Тюменской области и ее национальных округах. На долю Томской области приходится всего 4—6 % величины общего промыслового изъятия этих рыб. Из местных видов рыб особо ценной является стерлядь, но доля ее в общих промысловых уловах невелика (около 0,3 %).

За последние четыре года промысловые запасы щуки увеличились в 1,3 раза, язя — в 2 раза, ельца — в 1,5 раза. Последнее десятилетие характеризуется резким ростом численности леща. В Чулыме он стал доминирующим видом, причем его доля в общей ихтиомассе значительно превзошла численность других, ранее доминирующих видов рыб (язя, щуки, плотвы, окуня). Его годовые уловы на севере Томской области в последние годы составляют в среднем 100 т, при этом промысловые запасы используются всего на 25—50 %. По-прежнему очень низка численность муксуна, поднимающегося на нерест.

Один из полупроходных видов рыб Оби (осетр), в связи с катастрофическим состоянием запасов, уже внесен в Красную Книгу Российской Федерации.

1.6.  Особо охраняемые территории

Особо охраняемые природные территории (ООПТ), вместе с другими элементами природных комплексов, обеспечивают экологическое равновесие в регионе и решение экологических, социальных, культурно-просветительных задач, связанных с взаимодействием природы и общества и рациональным использованием ресурсов.

Площадь, занятая ООПТ Томской области, составляет около 1422,5 тыс. га (4,8 % площади области). На рисунке 4 представлены существующие Государственные природные заказники на территории Томской области [10]

В области существуют несколько категорий ООПТ:

-  государственные природные заказники: 18 объектов — 1390,3 тыс. га. Это — основная категория ООПТ, решающая задачи сохранения или восстановления природных комплексов и поддержания экологического баланса на региональном уровне. Они представляют собой важнейшие территории с целостными экосистемами, типичными или интразональными ландшафтами и имеют особое значение для сохранения

Рис. 4. Государственные природные заказники на территории Томской области

регионального биоразнообразия. Основными задачами заказников являются сохранение наименее освоенных участков, находящихся под угрозой антропогенной трансформации, и охрана ключевых местообитаний редких и исчезающих видов животных, и, прежде всего, занесенных в Красные книги Российской Федерации и области, а так же охотничье-промысловых животных. Самым обширным в Томской области является ландшафтный заказник Поль-То, который находится в Каргасокском районе. Его площадь составляет 775,8 тыс. га. Заказник создан в 1993 г. сроком на 10 лет.

-  государственные памятники природы — широко распространенный с начала XX в. тип охраняемых природных территорий. Памятники природы — уникальные, невосполнимые, имеющие экологическую, культурную и эстетическую ценность, природные комплексы и объекты, как естественного, так и искусственного происхождения. Памятниками природы могут стать самые разнообразные объекты природы. Например, в Томской области в их числе — обнажение горных пород, участки реликтовых видов древесных пород, родники, месторождения лечебных грязей, поселения муравьев и т. д.

На территории Томской области находятся 145 памятников природы (см. табл. 4).

Таблица 4

Памятники природы Томской области

Населенные пункты	Геологи­ческие	Водные	Ботани­ческие	Зоологи­ческие	Всего
Александровский р-н	—	1	—	—	1
Асиновский р-н	3	2	4	1	10
Бакчарский р-н	—	—	1	1	2
Верхнекетский р-н	—	—	1	—	1
Зырянский р-н	—	—	6	—	6
Каргасокский р-н	2	3	4	—	9
Кожевниковский р-н	4	—	9	—	13
Колпашевский р-н	—	3	1	—	4
Кривошеинский р-н	—	—	1	—	1
Молчановский р-н	—	2	2	—	4
Парабельский р-н	—	—	2	—	2
Первомайский р-н	—	1	1	—	2
Тегульдетский р-н	—	1	1	—	2
Томский р-н	11	8	46	4	69
Чаинский р-н	—	—	2	—	2
Шегарский р-н	—	1	5	—	6
г. Томск	1	4	6	—	11
г. Кедровый	—	—	—	—	—
г. Стрежевой	—	—	—	—	—
Итого:	21	26	92	6	145

-  Сибирский ботанический сад ТГУ — это территория площадью 0,128 тыс. га, на которой сохраняются искусственно созданные в целях обогащения растительного мира специальные коллекции растений, а также осуществляется научная, учебная и просветительная деятельность. На территории ботанических садов запрещается всякая деятельность, влекущая за собой нарушение сохранности флористических объектов. Сибирский ботанический сад ТГУ, основанный в 1885 г. П. Н. Крыловым, охраняется законом. Это первый ботанический сад азиатской части СССР. В настоящее время Сибирский ботанический сад — самый известный ботанико-интродукционный центр, располагающий богатейшими растительными фондами. Здесь имеется уникальный оранжерейно-тепличный комплекс с фондом тропических и субтропических растений более 2 тыс. видов. Ботанический сад служит базой для научно-исследовательских работ.

-  ООПТ рекреационного назначения — 1,15 тыс. га.

На юге Томской, на севере Новосибирской и северо-востоке Омской областей находится уникальное по своим размерам и составу Большое Васюганское болото, которое является самым крупным болотом в мире (около 5 млн. га). Оно является областью формирования водосборов гидросети бассейнов рек Оби и Иртыша, выполняет водорегулирующую функцию в ландшафтной системе, является стратегическим источником и хранилищем чистой пресной воды и огромным природным фильтром-поглотителем пыли и разного рода химических загрязнителей атмосферы. В настоящее время ведется работа по образованию в восточной части Большого Васюганского болота государственного межрегионального ландшафтного заказника федерального значения с целью придания этой территории международного статуса.

1.7.  Выбор оптимального варианта трассы

Естественно предположить, что трасса должна проходить так, чтобы наносить наименьший вред окружающей среде. Трасса не может проходить по особо охраняемым территориям. Прокладывать трассу нужно с наименьшими потерями лесных ресурсов (особенно ценных пород древесины и местах с большой численностью животных). Желательно, что бы трасса содержала минимум переходов через водные объекты.

Экологическое предпочтение тому или иному варианту прохождения трассы определяется из рассмотрения наиболее важных экологических и экономических критериев:

-  Экологические критерии с точки зрения снижения уровней воздействий

-   на атмосферный воздух (химического характера),

-   на водную среду,

-   на атмосферный воздух (акустического характера),

-   на растительный мир,

-   на животный мир,

-   на почвы.

-  Экономические критерии:

-   минимизация приведенных суммарных затрат,

-   инвестиционная привлекательность придорожных территорий,

-   развитие корреспонденций между объектами хозяйственной деятельности,

-   минимизация изъятия используемых земель и сноса сооружений.

2.  Влияние строительства автомобильной дороги на окружающую среду

2.1.  Загрязнение воздуха выхлопными газами 

Процесс загрязнения

Среди всех видов транспорта автомобильный наносит наибольший ущерб окружающей среде.

На сегодняшний день российское автомобилестроение отстает в техническом отношении от мирового уровня. В серийном производстве находятся автомобили, которые проектировались 20-30 лет назад. Технологический уровень производства не позволяет достичь требуемой точности сборки и обработки деталей. Свой вклад в загрязнение ОС вносит низкое качество топлива: около 70% - этилированного бензина.

Основными источниками загрязнения воздушной среды автомобилей являются отработавшие газы ДВС, картерные газы, топливные испарения.

Двигатель внутреннего сгорания – это тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива преобразуется в механическую работу. По виду применяемого топлива ДВС подразделяют на двигатели, работающие на бензине, газе и дизельном топливе. По способу воспламенения горючие смеси ДВС бывают с воспламенением от сжатия (дизели) и с воспламенением от искровой свечи зажигания.

Дизельное топливо представляет собой смесь углеводородов нефти с температурами кипения от 200 до 350⁰С. Дизельное топливо должно иметь определенную вязкость и самовоспламеняемость, быть химически стабильным, при сгорании иметь минимальную дымность и токсичность. Для улучшения этих свойств в топлива вводят присадки, антидымные или многофункциональные.  

Загрязняющие вещества

Отходящие газы двигателей содержат сложную смесь, из более чем двухсот компонентов, среди которых немало канцерогенов (приложение, таблица 1). Основным  параметром, влияющим на интенсивность загрязнения окружающей среды  является тип двигателя автомобиля. В таблице 5 указаны виды выбросов загрязняющих веществ от различных типов двигателей автомобилей.

Таблица 5

Основные виды выбросов загрязняющих веществ от различных типов двигателей автомобилей.

Тип двигателя	Топливо	Основные виды загрязнений	Примеры
Четырехтактный двигатель внут­реннего сгорания	Бензин	Углеводороды, ок­сид углерода, окси­ды азота	Автомобили, авто­бусы, самолеты, мотоциклы
Двухтактный двигатель внутренне­го сгорания	Бензин (с добавлени­ем масла)	Углеводороды, ок­сид углерода, оксид азота, твердые веще­ства	Мотоциклы вспо­могательные мото­ры
Дизель	Лигроин	Оксиды азота, твер­дые вещества	Автобусы, тракто­ра, машины, поезда

Образование токсичных веществ – продуктов неполного сгорания и окислов азота в цилиндре двигателя в процессе сгорания происходит принципиально различными путями. Первая группа токсичных веществ связана с химическими реакциями окисления топлива, протекающими как в предпламенный период, так и в процессе сгорания – расширения. Вторая группа токсичных веществ образуется при соединении азота и избыточного кислорода в продуктах сгорания. Реакция образования окислов азота носит термический характер и не связана непосредственно с реакциями окисления топлива.

К основным токсичным выбросам автомобиля относятся: отработавшие газы (ОГ), картерные газы и топливные испарения. Отработавшие газы, выбрасываемые двигателем, содержат окись углерода (СО), углеводороды (С_ХH_Y), окислы азота (NO_X), бенз(а)пирен, альдегиды и сажу. Картерные газы – это смесь части отработавших газов, проникшей через неплотности поршневых колец в картер двигателя, с парами моторного масла. Топливные испарения поступают в окружающую среду из системы питания двигателя: стыков, шлангов и т.д. Распределение основных компонентов выбросов у карбюраторного двигателя следующее: отработавшие газы содержат 95% СО, 55% С_ХH_Y и 98% NO_X, картерные газы по – 5% С_ХH_Y, 2% NO_X, а топливные испарения – до 40% С_ХH_Y. Основными токсичными веществами – продуктами неполного сгорания являются сажа, окись углерода, углеводороды, альдегиды.

Количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, зависит от целого ряда факторов. На выбросы оксида углерода значительное влияние оказывает рельеф дороги и режим движения автомаши­ны. Так, например, при ускорении и торможении в отработавших газах увели­чивается содержание оксида углерода почти в 8 раз. Минимальное количество оксида углерода выделяется при равномерной скорости автомобиля 60 км/ч. Выбросы оксидов азота максимальны при отношении воздух - топливо 16:1.

Таким образом, значения выбросов вредных веществ в отработавших га­зах автотранспорта зависят от целого ряда факторов: отношения в смеси возду­ха и топлива, режимов движения автотранспорта, рельефа и качества дорог, технического состояния автотранспорта и др. Состав и объёмы выбросов зави­сят также от типа двигателя. Выбросы основных загрязняющих ве­ществ значительно ниже в дизельных двигателях. Поэтому принято считать их более экологически чистыми. Однако дизельные двигатели отличаются повышенными выбросами сажи, образующейся вследствие перегрузки топлива. Сажа насыще­на канцерогенными углеводородами и микроэлементами; их выбросы в атмо­сферу недопустимы.

Воздействие на человека

В связи с тем, что отработавшие газы автомобилей поступают в нижний слой атмосферы, а процесс их рассеяния значительно отличается от процесса рассеяния высоких стационарных источников, вредные вещества находятся практически в зоне дыхания человека. Поэтому автомобильный транспорт сле­дует отнести к категории наиболее опасных источников загрязнения атмосфер­ного воздуха вблизи автомагистралей.

Вредные токсичные выбросы можно разделить на регламентированные и нерегламентированные. Они действуют на организм человека по-разному. Вредные токсичные выбросы: СО, NO_X, C_XH_Y, R_XCHO, SO₂, сажа, дым.

Угарный газ и окислы азота, столь интенсивно выделяемые на первый взгляд невинным голубоватым дымком глушителя автомобиля – вот одна из основных причин головных болей, усталости, немотивированного раздражения, низкой трудоспособности. Сернистый газ способен воздействовать на генетический аппарат, способствуя бесплодию и врожденным уродствам, а все вместе эти факторы ведут к стрессам, нервным проявлениям, стремлению к уединению, безразличию к самым близким людям. В больших городах также более широко распространены заболевания органов кровообращения и дыхания, инфаркты, гипертония и новообразования. По расчетам специалистов, «вклад» автомобильного транспорта в атмосферу составляет до 90% по окиси углерода и 70% по окиси азота.

Чувствительность населения к действию загрязнения атмосферы зависит от большого числа факторов, в том числе от возраста, пола, общего состояния здоровья, питания, температуры и влажности и т.д. Лица пожилого возраста, дети, больные, курильщики, страдающие хроническим бронхитом, коронарной недостаточностью, астмой, являются более уязвимыми.

Свинцовое загрязнение

Главным загрязнителем атмосферного воздуха свинцом в Российской Федерации в настоящее время является автотранспорт, использующий этилированный бензин: от 70 до 87 % общей эмиссии свинца по различным оценкам [7]. Оксиды свинца возникают в ОГ карбюраторных двигателей, когда используется этилированный бензин, чтобы увеличить октановое число для уменьшения детонации. При сжигании одной тонны этилированного бензина в атмосферу вы­брасывается приблизительно 0,5-0,85 кг оксидов свинца [4].

Радикальный метод борьбы с загрязнением окружающей среды свинцом выбросами автомобильного транспорта - отказ от использования этилированных бензинов.

Оксиды свинца накапливаются в организме человека, попадая в него через животную и растительную пищу. Свинец и его соединения относятся к классу высокотоксичных веществ, способных причинить ощутимый вред здоровью человека. Свинец влияет на нервную систему, что приводит к снижению интеллекта, а также вызывает изменения физической активности, координации, слуха, воздействует на сердечно-сосудистую систему, приводя к заболеваниям сердца. Свинцовое отравление (сатурнизм) занимает первое место среди профессиональных интоксикаций.

Содержание свинца в растениях, которые растут около дорог, зависит от расстояния растения до дороги. Норма РЬ в Европе – 10 мг РЬ в 1 кг травы.

Распространение и трансформация автомобильных выбросов

Автомобильные выбросы распространяются и трансформируются в атмосфере по определенным закономерностям. Так, твердые частицы размером более 0,1 мм оседают на подстилающих поверхностях в основном из-за действия гравитационных сил.

Частицы, размер которых менее 0,1 мм, a также газовые примеси в виде CO, С_ХН_У, NO_X, SO_X распространяются в атмосфере под воздействием процессов диффузии. Они вступают в процессы физико-химического взаимодействия между собой и с компонентами атмосферы, и их действие проявляется на локальных территориях в пределах определенных регионов.

В этом случае рассеивание примесей в атмосфере является неотъемлемой частью процесса загрязнения и зависит от многих факторов.

Компоненты вредных выбросов с повышенной реакционной способностью, попадая в свободную атмосферу, взаимодействуют между собой и компонентами атмосферного воздуха. При этом различают физическое, химическое и фотохимическое взаимодействия.

Углеводороды в атмосфере подвергаются различным превращениям (окислению, полимеризации), взаимодействуя с другими атмосферными загрязнениями, прежде всего под действием солнечной радиации. В результате этих реакций образуются перекиси, свободные радикалы, соединения с оксидами азота и серы.

В свободной атмосфере сернистый газ (SО2) через некоторое время окисляется до сернистого ангидрида (SОз) или вступает во взаимодействие с другими соединениями, в частности углеводородами. Окисление сернистого ангидрида в серный происходит в свободной атмосфере при фотохимических и каталитических реакциях. В обоих случаях конечным продуктом является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде.

B сухом воздухе окисление сернистого газа происходит крайне медленно. В темноте окисления SO₂ не наблюдается. При наличии в воздухе оксидов азота скорость окисления сернистого ангидрида увеличивается независимо от влажности воздуха.

Сероводород и сероуглерод при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются в свободной атмосфере медленному окислению до серного ангидрида. Сернистый ангидрид может адсорбироваться на поверхности твердых частиц из окислов металлов, гидрооксидов или карбонатов и окисляться до сульфата.

Соединения азота, поступающие в атмосферу от объектов АТК, представлены в основном NO и NO₂.  Выделяемый в атмосферу моноксид азота под воздействием солнечного света интенсивно окисляется атмосферным кислородом до диоксида азота. Кинетика дальнейших превращений диоксида азота определяется его способностью поглощать ультрафиолетовые лучи и диссоциировать на моноксид азота и атомарный кислород в процессах фотохимического смога.  

Фотохимический смог – это комплексная смесь, образующаяся при воздействии солнечного света из двух основных компонентов выбросов автомобильных двигателей - NO и углеводородных соединений.  Другие вещества (SO₂), твердые частицы также могут участвовать в смоге, но не являются основными носителями высокого уровня окислительной активности, характерной для смога.

Формирование смога и образование оксиданта обычно останавливается при прекращении солнечной радиации в темное время суток и дисперсии реагентов и продуктов реакции.

Выводы

Загрязнители воздуха, непосредственно продуцируемые автомобилями, такие как окись углерода, оксиды азота, углеводороды или свинец, главным образом накапливаются по соседству с источниками загрязнения, т.е. вдоль шоссейных дорог, улиц, в тоннелях, на перекрестках и пр. Часть загрязнителей транспортируется на большие расстояния от места эмиссии, трансформируется в процессе переноса. Двуокись углерода и другие газы, например, обладающие парниковым эффектом, распространяются на всю атмосферу, вызывая глобальные геоэкологические воздействия.

2.2.  Загрязнение почв и водной среды горюче-смазочными материалами

В поверхностные водоёмы со сточными водами автотранспортного комплекса и от ливневой канализации поступают, в основном, нефтепродукты и взвешенные вещества. В поверхностных стоках с проезжей части автомобильных дорог содержатся, кроме взвешенных частиц и нефтепродуктов, тяжёлые металлы (свинец, кадмий и др.) и хлориды, которые в зимний период применяются для борьбы с гололёдом. В среднем годовой сброс хлоридов за пределы дорог со стоками и снегом составляет около 500 тыс. т. кроме того, в окружающую среду поступает ежегодно около 35 тыс. т сажевых частиц в результате истирания автомобильных шин на дорогах [12].

Загрязнение воздуха ухудшает качество среды обитания всего населения придорожных территорий и контрольные санитарные и природоохранные органы обоснованно обращают на него первооче­редное внимание. Однако распространение вредных газов имеет все же кратковременный характер и с уменьшением или прекращением движения также снижается. Все виды загрязнения воздуха через срав­нительно короткое время переходят в более безопасные формы.

Загрязнение поверхности земли транспортными и дорожны­ми выбросами накапливается постепенно, в зависимости от числа проходов транспортных средств и сохраняется очень долго даже после ликвидации дороги. Для будущего поколения транс­портное загрязнение почвы останется тяжелым наследством про­шлого. Не исключено, что при ликвидации построенных нами дорог загрязненную неокислившимися металлами почву придется убирать с поверхности.

Накапливающиеся в почве химические элементы, особенно металлы, охотно усваиваются растениями и через них по пищевой цепи переходят в организм животных и человека. Часть их рас­творяется и выносится стоковыми водами, попадает затем в реки, водоемы и уже через питьевую воду также может оказаться в ор­ганизме человека. Действующие нормативные документы требуют пока сбора и очистки стоков только в городах и водоохранных зонах. Учет транспортного загрязнения почвы и водоемов на тер­ритории прилегающей к дороге, необходим при проектировании дорог 1 и 2 экологического класса для оценки состава загрязнения почвы сельско-хозяйственных и селитебных земель, а также для проектирования очистки дорожных стоков.

Наиболее распространенным и токсичным транспортным за­грязнителем, считается свинец. Он относится к распространенным элементам: его среднемировой кларк (фоновое содержание) в поч­ве считается 10 мг/кг. Примерно такого же уровня достигает содержание свинца в растениях (на сухую массу). Общесанитарный показатель ПДК свинца в почве с учетом фона - 32 мг/кг.

По некоторым данным содержание свинца на поверхности почвы на краю полосы отвода обычно составляет до 1000 мг/кг, но в пыли городских улиц с очень большим движением может быть в 5 раз больше. Большинство растений легко переносят по­вышенное содержание в почве тяжелых металлов, только при со­держании свинца более 3000 мг/кг возникает заметное угнетение. Для животных опасность вызывает уже 150 мг/кг свинца в пище.

В США в конце 70-х годов были опубликованы данные иссле­дований, свидетельствующие, что в каждом погонном метре защит­ной полосы шириной 100 м дороги с интенсивностью движения 90 тыс. авт./сут за 10 лет эксплуатации аккумулировалось 3 кг свинца [29]. Это послужило действенным аргументом в пользу ограничения при­менения свинцовых добавок. По данным, полученным в Голландии, при общем фоновом содержании свинца в траве 5 мг/кг сухого веса, на обочинах его оказалось в 40 раз, а на разделительной полосе - в 100 раз больше [31]. Эти данные дали основание запретить использова­ние дня фуража травы в полосе 150 м от автомагистралей.

Согласно выполненных латвийскими учеными замеров кон­центрация металлов в почве на глубине 5-10 см вдвое меньше, чем в поверхностном слое до 5 см. Наибольшее количество отложений обнаружено на расстоянии 7-15 м от края проезжей части. Уста­новлено, что через 25 м концентрация снижается примерно вдвое и через 100 м приближается к фоновой [12]. Учитывая, однако, что до половины свинцовых частиц не выпадает сразу на землю, разно­сится с аэрозолями, выбросы свинца, хоть и в меньшей концен­трации, могут откладываться на больших расстояниях от дороги.

По данным ряда наблюдений из общего количества выбросов твердых частиц, включая металлы, примерно 25 % остается до смыва на проезжей части, 75 % распределяется на поверхности прилегающей территории, включая обочины. В зависимости от конструктивного профиля и площади покрытия в сточные дожде­вые или смывные воды попадает от 25 % до 50 % твердых частиц [12].

В странах с высоким уровнем автомобилизации озабочен­ность вызывает загрязнение придорожной полосы остатками ава­рий, выброшенными старыми автомобилями. Только во Франции их число в 70-х годах достигало 1-1,5 млн. в год. Наряду с уборкой придорожной полосы за счет эксплуатационного финансирования установлены высокие штрафы за покинутый автомобиль. Очень жестко наказывается и выбрасывание на дорогах банок, бутылок и другого мусора. Конечно, результа­тивность борьбы с загрязнением придорожных земель пользова­телями дороги зависит от общего порядка и качества содержания. Известно, например, что в США средние по штатам расходы на уборку дорог от мусора достигают 1 млн. долларов в год.

Загрязнение водных объектов

Загрязнение водных объектов происходит вследствие попа­дания транспортных выбросов на поверхность земли в бассейнах стока, в подземные воды и непосредственно в открытые водоемы. Из распространенных выбросов наи­большее беспокойство вызывает попадание в воду нефтепродук­тов. Первые признаки в виде отдельных цветных пятен появляют­ся уже при разливе 4 мл/м² (толщина пленки - 0,004-0,005 мм). При наличии 10- 50 мл/м² пятна приобретают серебристый отблеск, а более 80 мл/м² - яркие цветные полосы. Сплошная тусклая пленка возникает при разливе более 0,2 л/м², а при 0,5л/м² - она приобре­тает темный цвет [7].

2.3.  Предупреждение дорожной эрозии и оврагообразования

При решении задачи сбережения плодородия земель важнейшее значение имеет сохранение плодородного слоя почвы, который представляет собой сложную органоминеральную систему, требующую для своего существования определенных условий. На каждом гектаре почвенного слоя содержится более 1т бактериальной биомассы, обеспечивающей жизнедеятельность множества растительных и животных организмов и дающих около 99% продуктов питания человеку. Эти весьма ценные плодородные качества почв сравнительно легко и быстро уничтожаются в результате воздействия эрозии, различных механических повреждений, пестицидов, органических и других веществ. Процесс же восстановления плодородия почв очень сложен и длителен, например, чтобы воссоздать слой плодородной почвы толщиной 10 см требуется около 100 лет.

Снятие плодородного слоя почвы производится, как правило, в талом состоянии в теплый и сухой период года. В соответствии со СНиП 3.06.03-85 «Автомобильные дороги» плодородный слой почвы снимается как с территорий постоянного отвода, занимаемых дорожной конструкцией, искусственными сооружениями, так и с территорий, отводимых во временное пользование для размещения временных зданий и сооружений, карьеров и резервов, отвалов материалов и др. Плодородный слой почвы можно и не снимать с территорий, предназначенных для размещения временных зданий и сооружений, складов и отвалов материалов, подъездных путей, стоянок машин и механизмов и других территорий, если при этом приняты меры, предотвращающие его загрязнение горюче-смазочными материалами, смешивание с подстилающими грунтами и другими материалами и веществами.

При подготовке территории под земляное полотно с устройством притрассовых боковых резервов или без них плодородный слой почвы сдвигается в валы на границе полосы отвода. Объем валов определяется потребностью в природной почве для рекультивации притрассовых боковых резервов, а также для укрепления откосов земляного полотна. Остальная часть плодородной почвы вывозится и складируется в штабеля на специально отведенные для этого места. Отсюда она может использоваться для рекультивации сосредоточенных карьеров и резервов, территорий промышленных площадок, временных дорог и других территорий временного отвода, повышения плодородия малопродуктивных угодий и других сельскохозяйственных целей. Для проезда строительных транспортных и других машин и механизмов, а также для стока поверхностных вод в валах через 40-60 м устраивают разрезы шириной 4-6 м.

Валы плодородной почвы по границе полосы отвода создают особые неблагоприятные условия для сооружения впоследствии земляного полотна. При неправильном устройстве разрывов валы задерживают на подготовительной территории влагу, поступающую с атмосферными осадками. Это приводит к разрыву обнаженных осадочных пород, насыщению их влагой, что в дальнейшем может отрицательно повлиять на устойчивость земляного полотна и других элементов дорожной конструкции. Поэтому на основании имеющегося опыта строительства не следует устраивать задел при снятии плодородного слоя почвы, превышающей длину захватки по сооружению земляного полотна.

2.4.  Оценка ущерба лесным и охотничьим угодьям

Как теоретическое, так и натурное исследования переноса и рассеяния примесей, выбрасываемых потоком движущихся автомобилей и вносимых воздушным потоком в растительные массивы, представляют существенные сложности, обусловленные случайным характером появления автомобилей и нестационарностью процесса. В пространственной области рассматривается протяженный участок односторонней однорядной дороги. Предполагается, что скорости движения автомобилей по автотрассе одинаковы и постоянны.

Появление автомобилей в начале трассы является случайным и представляет собой простейший поток событий с постоянной интенсивностью. Трасса обдувается горизонтальным потоком воздуха, направленным перпендикулярно дороге; предполагается, что скорость воздушного потока постоянна и не зависит от расположения и характеристик автомобилей. Концентрация примеси в произвольной точке зависит от объема отработанных газов, выбрасываемых всеми автомобилями, одновременно находящимися на рассматриваемом участке и являющихся подвижными точечными источниками загрязнения с постоянной интенсивностью.

Основная часть воздушных масс обтекает препятствие в виде лесного массива, при этом внутрь леса попадает незначительная часть этого потока. Газообразная примесь, заносимая ветром вглубь леса, начинает дрейфовать со значительно меньшей скоростью, нежели в основном потоке. В результате лес начинает играть роль накопителя загрязняющего вещества, удерживающего его даже в том случае, когда внешний относительно чистый поток воздуха уносит все примеси из окружающего лес пространства. Смена направления ветра приводит к выносу накопленных примесей из леса, играющего теперь роль вторичного источника загрязнения.

Результаты расчетов показывают [8], что лес способен первоначально играть роль накопителя загрязняющего вещества, в дальнейшем превращающегося во вторичный источник загрязнения. Интенсивность такого вторичного источника загрязнения ниже, чем первоначального, однако продолжительность воздействия может быть значительной, в зависимости от размеров и характеристик леса, времени накопления примесных веществ при обдувании загрязненным потоком.

Как известно зеленые насаждения играют роль естественного фильтра. Они очищают воздух от вредных примесей. Более активными фильтрами являются деревья, устойчивые к загрязнению, с большой листовой поверхностью и большим объемом газопоглощения и осаждения пыли.

Наименее газоустойчивы растения, произрастающие на бедных кислых и влажных почвах. Так при поступлении в хвою сосны с воздухом небольшого количества промышленных газов, она не справляется с их переработкой и отравляется ими. В то же время, сосна крымская, которая привыкла к богатой известковой почве, справляется с переработкой вредных газов.

Оценка газоустойчивости растений производится по пятибалльной шкале (табл. 6):

1 – очень устойчивые

2 – устойчивые

3 – относительно устойчивые

4 – малоустойчивые

5 – неустойчивые

Таблица 6

Оценка газоустойчивости растений

балл	древесно – кустарниковые растения
1	акация белая, бересклет, боярышник, ива белая, лох узколистный, сосна эльдарская, тополь канадский, шелковица, шиповник
2	абрикос, бузина черная, вяз, дуб, жимолость, калина, клен, крушина, липа (крупнолистая), лох серебристый, можжевельник, платан западный, рябина, сирень, слива, тополь, яблоня, ясень
3	береза пушистая, бук, граб, клен остролистый, крыжовник, липа мелколистая, орех, осина, пихта кавказская
4	барбарис обыкновенный, береза бородавчатая, береза повислая, ель, пихта
5	лиственница, сосна

2.5.  Предупреждение подтопления лесных массивов и водопропускные сооружения

Для определения расчетного расхода необходимо в процессе технических изысканий выполнить необходимые топографо-геодезические работы и обследования. Основными исходными данными являются план бассейна с характеристикой его площади, длины главного лога, среднего уклона лога, склонов. Кроме того необходимо установить характер поверхности бассейна: растительность, почвенный покров.

Бассейном называется участок местности, с которого вода во время выпадения дождей и снеготаяния стекает к проектируемому водопропускному сооружению. Для определения площади бассейна необходимо установить границы его на карте или на местности. Границей бассейна с одной стороны всегда является сама дорога, а с другой стороны — водораздельная линия, которая отделяет данный бассейн от соседних.

Расчет максимальных расходов ведется по ливневому стоку и стоку талых вод по формулам и методикам изложенных в специальной литературе. За расчетный принимается больший из них.

Малые водопропускные сооружения устраивают в местах пересечения автомобильной дороги с ручьями, оврагами, по которым стекает вода от дождей и талая вода. Количество водопропускных сооружений зависит от климатических условий и рельефа местности. Трубы и мосты должны обеспечивать пропуск воды без вреда для дороги и дорожных сооружений.

Большую часть водопропускных сооружений составляют трубы. Они не меняют условия движения автомобилей, не стесняют проезжую часть и обочины и не требуют изменения типа дорожного покрытия.

3.  Влияние эксплуатации автомобильной дороги на окружающую среду

3.1.  Оценка загрязнения водной среды

Водная среда загрязняется в основном нефтью и нефтепродуктами. ПДК нефти и нефтепродуктов 0,1-0,3 мг/л. Расчетная оценка водных загрязнений выполняется в сле­дующих случаях.

1.  Для нахождения границ полосы непосредственных воздей­ствий - защитной полосы в водоохранных зонах и других местах, где требуется сбор и очистка стоков.

2.  Для расчета сооружений сбора и очистки стока.

3.  Для определения суммарной степени загрязнений поверх­ностных и    грунтовых вод.

Для расчета объемов водной части стока с выделенных площа­дей водосбора используется общепринятая методика расчета расхода незарегулированных водотоков с 95 % обеспеченностью по данным гидрометслужбы или по указаниям СНиП 2.01.14-83. Методика описана в Рекомендациях ГипроДорНИИ. Существенные трудности вызывает расчет количества смываемых стоками выбросов. Специальных комплексных исследований, кото­рые учитывали бы влияние и автомобильных и дорожных факторов, не проводилось, поэтому приходится принимать состав стоков по имеющимся справочным данным.

Для укрупненных расчетов по дорогам высокой интенсивно­сти движения рекомендовано принимать следующий состав за­грязнений (табл.7)

                                                                                                       Таблица 7

Состав загрязнений на дорогах высокой интенсивно­сти движения

3.2.  Оценка загрязнения воздушной среды

При загрязнении воздушной среды следует исходить из сложившейся ситуации, учитывая фоновые уровни загрязнения, существующие локальные источники загрязнения и перспективы их изменения на прогнозный период. На основе этих данных возможно проведение осмысленных оценок, позволяющих определить вклад нового объекта (в данном случае – автомобильной дороги) в загрязнение атмосферы, определение порядка выполнения необходимых природоохранных мероприятий. В связи с этим необходимо рассмотреть вопросы, связанные с фоновыми концентрациями загрязняющих веществ, с оценкой воздействия движения, и с общим воздействием при эксплуатации дороги, исходя из рассмотренных природно-климатических условий на прогнозный период.  

Оценка по концентрации оксида углерода

Загрязнение атмосферного воздуха отработавшими газами автомобилей удобно оценивать по концентрации окиси углерода, мг/м3.

Формула оценки концентрации углерода (Ксо) используется для расчетов в Киевском и Харьковском автомобильно-дорожных институтах (Бегма и др., 1984; Шаповалов, 1990).

Ксо = (0,5+0,01N х Кт)х Ка х Ку х Кс х Кв х Кп

где 0,5 - фоновое загрязнение атмосферного воздуха не транспортного происхождения, мг/м3;

N - суммарная интенсивность движения автомобилей на городской дороге, автомобилей в час;

Кт - коэфициент токсичности автомобилей по выбросам в атмосферный воздух СО. Коэфициент токсичности автомобилей определяется как средневзвешенный для потока автомобилей по формуле:

Кт =   Рi Кп,

Рi - состав движения в долях единиц. Значение Кп определяется по таблице;

Ка - коэфициент, учитывающий аэрацию местности берется из таблицы 9;

Ку - коэффициент, учитывающий изменение загрязнения атмосферного воздуха СО в зависимости от величины продольного уклона определяется по таблице 10;

Кс - коэфициент, учитывающий изменение концентрации углерода в зависимости от скорости ветра определяется по таблице 11;

Кв - коэфициент относительной влажности воздуха определяется по таблице 12;

Кп - коэфициент увеличения загрязнения атмосферного воздуха СО у пересечений, определяется по таблице 8, 13.

Таблица 8

Значение коэффициента Кп

Таблица 9

Значение коэффициента Ка

Таблица 10

Значение коэффициента Ку

Таблица 11

Коэфициент изменения концентрации СО в зависимости от скорости ветра Кс

Таблица 12

Значение коэфициента Кв определяющего изменение концентрации СО в зависимости от относительной влажности воздуха

Таблица 13

Коэфициент увеличения загрязнения воздуха СО у пересечений

3.3.  Оценка загрязнения почв

Наибольшее загрязняющее воздействие на почву во время эксплуатации автомобильной дороги оказывает свинец. Свинец оседает на придорожной полосе при работе двигателей, заправленных этилированным бензином. Считается, что около 20% общего количества свинца разносится с газами в виде аэрозолей, 80% выпадает в виде твердых частиц размером до 25 мкм и водорастворимых соединений на землю. Опасность таких выбросов заключается в том, что свинец накапливается в почве на глубине пахотного слоя или на глубине фильтрации воды атмосферных осадков. Далее накопление свинца может происходить при передаче его по трофическим цепям, что может представлять угрозу состоянию экосистем, а также здоровью человека при потреблении продуктов питания.

Предельно допустимая концентрация соединений свинца в почве по общесанитарному показателю составляет 32 мг/кг.

В крупнейших городах России запрещено применение этилированного бензина. Как известно, в настоящее время в стране производится не более 40% этилированных бензинов. Учитывая эти обстоятельства, далее для расчетов принимается экспертная оценка, согласно которой на рассматриваемом участке доля автомобилей, использующих этилированный бензин, не превышает величины 10%.

При выполнении оценки загрязнения почв свинцом учитывается, что прогнозный период накопления свинца в почве составляет 20 лет. Расчет выбросов свинца и его соединений проведен по методике, предложенной в [13].

Мощность эмиссии свинца при данной среднесуточной интенсивности движения автомобилей определяется формулой [1]:

                                           Р_э =К_п×К_о×m_p×К_т×S(G_i×P_i×N_i)                            (1)

где  P_э –  измеряется в мг/м в сутки,

 К_п = 0,74 – коэффициент пересчета единиц измерения,

 m_p –  коэффициент, учитывающий дорожные и автотранспортные  условия,

 К_о = 0,8 – коэффициент, учитывающий оседание свинца в системе

                выпуска отработавших газов,

К_Т = 0,8 – коэффициент, учитывающий долю выбрасываемого свинца в

                  виде твердых частиц в общем объеме выбросов,

G_i  – средний эксплуатационный расход топлива для соответствующей

                  марки автомобиля,

N_i  –  среднесуточная интенсивность движения автомобилей

                 соответствующей  марки,

P_i –  содержание добавки свинца в топливе, применяемом на автомобиле

                    рассматриваемого типа.

Уровень загрязнения свинцом поверхностного слоя почвы на различных расстояниях от проезжей части определяется по формуле:

                                                      Р_с = Р_п/(h×r),                                       (2)

где  Р_с – уровень загрязнения почвы свинцом, мг/кг,

        h – толщина почвенного слоя (в метрах), в котором располагаются 

              выбросы  свинца, для пахотных земель принимается 0,2 м,

        r - плотность почвы,

    Р_п – отложение свинца на поверхности земли (мг/м³), определяемое по формуле:

                                                  Р_п = 0,4К₁U_vT_pP_э,                                   (3)

где К₁ – коэффициент, учитывающий расстояние от проезжей части

U_v – коэффициент, зависящий от силы и направления ветров, принимается равным отношению площади розы ветров со стороны дороги, противоположной рассматриваемой зоне к общей площади,

T_p – расчетный срок эксплуатации дороги в сутках, принимается равным 7300 суток, что соответствует 20-летнему прогнозному сроку,

P_э – мощность эмиссии свинца.

Заключение и выводы

            В настоящее время Правительством РФ, Минтрансом РФ, Госкомприродой России,  Российскими транспортными инспекциями, Правительством г. Москвы  и др. организациями уделяется внимание и контроль за соблюдением экологических требований при эксплуатации транспортных средств и экологической обстановкой регионов. Утверждены Законы РФ «Об охране окружающей природной среды» и «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения».

         На основании этих Законов утверждаются  Временные экологические требования при эксплуатации автотранспортных средств, утверждается задание по оснащению автотранспорта и спецтехники на автомобильном шасси каталитическими нейтрализаторами и иными техническими устройствами снижения токсичности отработанных газов.

         Правительством г. Москвы издан Закон Об ответственности за реализацию моторного топлива, не соответствующего экологическим требованиям. В соответствии с этим Законом за несоблюдение  экологических требований к реализации моторного топлива на нарушителей возлагается штраф, приостанавливается и аннулируется лицензия.

Несмотря на проведение различных мероприятий, как мы увидели в ходе работы, автомобильный транспорт и дорожно-строительная техника продолжают оставаться наиболее крупным источником негативного воздействия на окружающую среду. Воздействию подвергаются все без исключения компоненты окружающей среды. При этом наибольшее и наиболее опасное загрязнение – атмосферное. Опасно оно потому, что воздух необходим нам, от его качества зависит наша жизнь и здоровье. К тому же воздух связан со всеми остальными компонентами окружающей среды.

Таким образом, можно сделать следующие выводы о воздействии строительства и эксплуатации автодороги в Томской области на компоненты окружающей среды:

-  Воздействие на атмосферный воздух. Основными ингредиентами выхлопных газов являются диоксид азота и оксид углерода. Величина эмиссии зависит от конкретных параметров дорожного движения - скорости потока, продольного профиля дороги, интенсивности и состава транспортного потока и т. п. Так как наибольшая ширина распространения загрязнений присуща оксиду углерода, то в качестве оценки можно опираться именно на его эмиссию.

-  Воздействие на водную среду. Оценка воздействия на водную среду производится с учетом следующих факторов:  пересечение водотоков, изменение режима питания (поверхностного стока), особенности створа реки в месте строительства моста, воздействие на реку при строительстве моста (влияние строительства моста на русловые процессы и мутность речных вод), вклад в загрязнение водных объектов от поверхностного (ливневого) стока с дороги.

-  Воздействие на растительный мир. При оценке этого критерия в рассмотрение нужно принимать следующие факторы: вырубка лесов под отвод дороги, уничтожение редких пород деревьев, кустарников и т.д., воздействие загрязняющих веществ на растительность, гибель деревьев от заболачивания территории, вызванного строительством дороги.

-  Воздействие на животный мир. Основными факторами воздействия автомобильной дороги на животный мир являются: нарушение условий обитания (животных), нарушение путей миграций животных, нарушение мест гнездования, гибель в результате столкновения с автотранспортом, пересечение дорогой заказников.

-  Воздействие на почвы. При работе двигателей автомобилей в воздух с газообразными компонентами попадают аэрозольные и пылевидные частицы, среди которых, прежде всего, соединения свинца, а так же углерода (сажи) составляют основную долю.
При оценке воздействия на почвы далее учитывается влияние на качество почв выбросов свинца, осевших в придорожной полосе.

Список литературы

1.  Адам А. М. Природные ресурсы и экологическая безопасность Западной Сибири. - М.: НИА-Природа, 2001.—172 с.

2.  Аксенов И.Я. Аксенов В. И.  Транспорт и охрана окружающей среды. – М.: Транспорт, 1986. – 176с.

3.  Амбарцумян В.В, Носов В.Б. Экологическая безопасность автомобильного транспорта.  – М.: Научтехлитиздат, 1999г.

4.  Ахметов Л. А., Корнев Е. В., Автомобильный транспорт и охрана окружающей среды. – Ташкент: Мехнат, 1990 г.

5.  Бобровников Н. А. Защита окружающей среды от пыли на транспорте. – М.: Транспорт, 1984 г.

6.  География Томской области / Под ред. А. А. Земцова. Томск: Изд-во ТГУ, 1988.—246 с.

7.  Голубев И. Р., Новиков Ю. В. Окружающая среда и транспорт. – М.: Транспорт,  1987 г.

8.  Евгеньев И. Е., Савин В. В. Защита природной среды при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог. – М.: Транспорт,1989г.

9.  Евгеньев И.Е., Каримов Б.Р. Автомобильные дороги и окружающая среда. – М., 1997г.

10.  Евсеева Н. С. География Томской области. Природные условия и ресурсы. Томск: Изд-во Томского ун-та, 2001.—223 с.

11.  Защита окружающей среды при транспортных процессах/ Под ред. В. Г. Ененкова. – М.: Транспорт, 1984 г.

12.  Луканин В.Н., Буслаев А.П., Трофименко Ю.В и др. Автотранспортные потоки и окружающая среда: Учебное пособие для вузов. М.: ИНФРА-М, 1998 – 408 с.

13.  Методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения городов (Утверждена приказом Госкомэкологии России № 66 от 16 февраля 1999 г.). – СПб.: НИИ Атмосфера. –16 с.

14.  Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД – 86). – Л. Гидрометеоиздат. – 1987.

15.  Морозова Т.Г. Новая география Сибири. – М.: 1972

16.  Недоступенко Г. А. Экономическая география России и государств СНГ.
Обнинск, 1995.

17.  Осипова А.В. Сибирь и Дальний Восток. – М.: 1960

18.  Особо охраняемые природные территории Томской области / А. М. Адам, Т. В. Ревушкина, О. Г. Нехорошев, А. С. Бабенко.—Томск: Изд-во НТЛ, 2001.—252 с.

19.  Охрана окружающей среды, лесное хозяйство и природные ресурсы Томской области (1992-2001гг.): статистический сборник. Томск: Томскоблгоскомстат, 2002.—50 с.

20.  Охрана окружающей среды, лесное хозяйство и природные ресурсы Томской области: статистический сборник: 2000-2004 гг. Томск: Томскоблкомстат, 2005.—35 с.

21.  Природные ресурсы Томской области / Под ред. И. М. Гаджиева, А. А. Земцова.—Новосибирск: Наука, 1991.—175 с.

22.  Природокомплекс Томской области / ТГУ.  Т.1: Геология и экология.—1995.—296 с.

23.  Природокомплекс Томской области / ТГУ. Т.2: Биологические и водные ресурсы.—1995.—220 с.

24.  Проектирование автомобильных дорог. Сборник научных трудов. – М.: МАДИ, 1999. Под. Ред. П.И. Поспелова, Ю.М. Ситникова, В.И. Пуркина.

25.  Протасов В.Ф., Молчанов А.В. Экология, здоровье и природопользование в России. – М.: Финансы и статистика, 1995г.

26.  Рекомендации по учету требований по охране окружающей среды при проектировании автомобильных дорог и мостовых переходов. (Согласованы с Министерством охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ 19.06.1995 №03-19/АА). М. 1995. –124 с.

27.  Советский Союз. Географическое описание. Российская Федерация. Западная Сибирь. – М.: 1984

28.  Состояние окружающей среды Томской области в 2003 году: экологический мониторинг.—Томск: Дельтаплан, 2004.—204 с.

29.  Экологическая безопасность транспортных потоков – М.: Транспорт, 1990г. – 127 с.

30.  Экологические проблемы развития автомобильного транспорта. – М., 1997

31.  Экологическое состояние, использование природных ресурсов, охрана окружающей среды Томской области в 1995 году. Обзор. Государственный комитет экологии и природных ресурсов. - Томск, 1996. – 178 с.  

Приложение.

Таблица 1.

Качественный состав отработавших газов автомобилей.

Компоненты	Действие на человека
Азот	Нетоксичен
Диоксид углерода	Токсична
Вода	Нетоксична
Кислород	Нетоксичен
Водород	Нетоксичен
Углерод (сажа)	Токсичен
Оксид углерода	Токсичен
Формальдегид	Токсичен
Акролеин      альдегиды	Токсичен
Ацетальдегид	Токсичен
Оксид азота	Токсичен
Диоксид азота	Токсичен
Метан	Токсичен
3, 4 – бенз(а)пирен	Токсичен
Этилен	Токсичен
Ацетилен	Токсичен
Пропилен	Токсичен
Этан	Токсичен
Толуол	Токсичен
m – ксилол	Токсичен
р - ксилол	Токсичен
Бензол	Токсичен
Пропан	Токсичен
Изооктан	Токсичен
n – пентан	Токсичен
Изобутилен	Токсичен
Бутилен – 1	Токсичен
Изопентан	Токсичен
Гексан	Токсичен
Этилбензол	Токсичен
2 – метилпентан	Токсичен
n  - бутан	Токсичен
о – ксилол	Токсичен

продолжение таблицы 1

3 – метилпентан	Токсичен
Циклопентан	Токсичен
Метилциклопентан	Токсичен
Циклогексан	Токсичен
Бутилен – 3 – cis	Токсичен
n – метилгексан	Токсичен
n – октан	Токсичен
Изобутан	Токсичен
Бутилен – 2 – trans	Токсичен
Пропадиен	Токсичен
n -  нонан	Токсичен
Пентен – 1	Токсичен
Пентен – 2 – trans	Токсичен
2, 4 – диметилпентан	Токсичен
Пентен – 2 – cis	Токсичен
2 – метилбутодиен – 1	Токсичен
Гексан – 1	Токсичен