Проблемы экологии на транспорте.
Негативные последствия (расход ресурсов, вплоть до полного их исчезновения) развития транспорта рассматриваются в трёх аспектах.
Таблица 3
| Расходуемые ресурсы | Экологический фактор | Социальный фактор |
| энергетические, материальные, земельные, водные, воздушные. | Сооружение предприятий: загрязнение территории, воды, атмосферы, нарушение природных связей, уменьшение жизненного пространства, сокращение биологической продуктивности. Транспортные потоки: шум и вибрация, выхлоп и расход топлива, дорожно-транспортные происшествия. | Гибель, увечье и отравление людей и живых организмов. Усиление стрессовых нагрузок участников движения. Профессиональные заболевания водителей. Рост налогов и затрат на транспорт (изменения семейного бюджета). Гиподинамия. |
Интересы сохранения среды обитания ставят вопрос о свёртывании ряда производств и об отказе определённых видов продукции. Давно назрела проблема замены бензина другими видами топлива, однако в этом не заинтересована экономика. По данным ООН, транспорт и промышленность примерно одинаково загрязняют окружающую среду.
Доля транспорта в экологических проблемах (%):
Потребление природных ресурсов – 20-32
Загрязнение атмосферы – 50
Загрязнение воды – 5
Занятость территории – 30
Шум – 60-80
Погибшие в катастрофах – 45.
Эти данные можно рассматривать как приблизительные, поскольку много информации об авариях, происходивших в промышленности, не было обнародовано. Учёные нашей страны попытались ранжировать риски опасности, которую представляют собой отдельные природные катаклизмы и «рукотворные» катастрофы, связанные с деятельностью людей (таблица 4).
Таблица 4
| Ранг риска | Опасные факторы | Уровень смертности, % от числа погибших |
| курение | 41,4 | |
| алкоголь | 27,6 | |
| наземный транспорт (без ж/д) | 13,8 | |
| огнестрельное оружие | 4,6 | |
| стихийные бедствия | 4,4 | |
| поражение электротоком | 3,8 | |
| езда на мотоцикле | 0,8 | |
| хирургическое вмешательство | 0,7 | |
| рентгеновское излучение | 0,6 | |
| железные дороги | 0,5 | |
| частная авиация | 0,35 | |
| разрушение конструкций | 0,3 | |
| езда на велосипеде | 0,27 | |
| охота | 0,22 |
Неразумное поведение человека значительно чаще приводит его к гибели, чем стихийные природные бедствия, негативные последствия которых трудно предсказать и предотвратить.
Загрязнение земли. Площадь суши составляет примерно 30% поверхности земного шара, но плодородной земли – не более 3% (около 99 % продуктов питания человек получает благодаря использованию почвы). Общие земельные угодья России составляют 1709,8 млн. га, из них сельскохозяйственной земли 221,2 млн. га, лесных массивов – 867,2 млн. га, а болот и воды – 211,1 млн. га.
Каждый житель земли выбрасывает ежегодно 1 т мусора. Массовый характер носит процесс замусоривания промышленными и бытовыми отходами пространств вдоль железных дорог, автомобильных трасс, водных путей и транспортных сооружений. Подсчитано, что в Японии каждые 6 лет удваивается количество твёрдых отходов.
Занятость территории. Актуальной экологической проблемой является занятость территории подвижным составом и транспортными сооружениями, после ликвидации которых плодородие почвы восстанавливается в течение 30 лет. Транспортные системы занимают до 7 % территории, в городах – до 30 %, а в центральных их частях – до 70 %. На одного пассажира, едущего в трамвае, приходится 2,6 м2 городской площади, в троллейбусе – 2,4 м2, в автобусе – 3,1 м2, в легковом автомобиле – 38,5 м2, в метро – практически около нуля (на поверхности земли находятся только вестибюли станций, опоры наземного метрополитена). Крупные железнодорожные станции занимают площадь до 500 м в ширину и 4–6 км в длину. При прокладке 1 км наземной шестиполосной автомагистрали требуется 4,5 – 7 га территории, а при такой же подземной магистрали – 0,1 га. Комплекс грузового терминала с площадкой-стоянкой, медицинским пунктом, мойкой, комнатой отдыха и туалетом занимает по нормам 2,0–4,0га, оборудованный комплекс автовокзала – 1,8 га, площадка-стоянка на пять пассажиров – 0,07 га, а база механизации на 300 машин – 4,0 га.
Одним из наиболее эффективных выходов из создавшегося положения является рациональное и комплексное использование подземного или надземного пространства для размещения различных транспортных сооружений. За рубежом (в Англии, Индонезии, Японии и др.) стали практиковать строительство дорог на насыпных полосах морской территории и на плавучих искусственных островах. Но такое строительство, так же как вынос дорог в тоннели и на эстакады, увеличивает стоимость дорог до четырех и более раз.
При строительстве транспортных сооружений происходит нарушение гидросистемы почвы (природной циркуляции воды). Так как вода обладает большой разрушительной силой, требуются отводы, которые являются очень дорогостоящими. Наука ищет различные методы решения этой проблемы, в частности создан пористый асфальт, легко пропускающий воду, что позволит обойтись без водоотвода.
При эксплуатации транспорта образуются отходы: бензин, масла, выбросы твёрдых и жидких компонентов, отработанные шины, транспортные средства и пр.. Вследствие этого происходит биологическое загрязнение среды, особенно в городах с плохой очисткой сточных вод.
Для борьбы с обледенением дорог разбрасывают на 1 км дороги до 3–4 т соли. Это приводит к засолению и изменению структуры почвы. В этой связи интересен опыт Финляндии, где городские дороги посыпают мелкой каменной крошкой, в конце зимы её собирают, сушат и хранят до следующего года (ресурсосберегающая технология).
Загрязнение воды. Все проблемы, связанные с загрязнением воды, могут решаться только при международном сотрудничестве. Роль воды в жизни человека невозможно переоценить. Тело взрослого человека состоит на 80 % из воды. На территории многих южных стран применяют 100%-ное орошение почвы. Озёра около городов на 80% безжизненны из-за загрязнения сточными водами, содержащими промышленные отходы. Так, вокруг озера Байкал, содержащего 1/5 часть пресной воды мира, складывается беспрецедентная ситуация в связи с его загрязнением отходами целлюлозного завода. Две трети озер США отравлены токсичными отходами.
Каждый житель земли потребляет большое количество воды. Так, в Лондоне и Копенгагене суточный расход воды составляет 250 л; в Париже – 450 л; в Москве – 650 л. Город с миллионным населением расходует ежесуточно 200 тыс. м3 воды, а в год — до 70 млн м3.
Мировая проблема – сброс твёрдых и жидких (особенно нефтесодержащих) отходов в моря и реки. При перевозке танкерами на 1 млн т нефти приходится 160 т потерь (до 40% – в порту выгрузки, остальное – при погрузке и в пути). До 80 % загрязнений дают балластные и промывочные воды (с 1970-х гг. запрещён их сброс в воду, однако имеются нарушения во многих странах). По данным мировой статистики, в год в воду попадает до 6 млн т нефти (1т нефти загрязняет поверхность воды площадью до 10 – 12 км2). Нефтяные масла распространяются на расстояние более 300 км от источника, тонкая пленка задерживает до 40 % солнечного света и снижает интенсивность жизненно необходимых процессов в океане.
Учеными подсчитано, что при проезде на водных видах транспорта на одного пассажира приходится ежесуточно до 3,5 кг бытовых и пищевых отходов (для береговых условий – 0,04–0,27 кг). Стоимость очистки воды, осуществляющейся на судне, в 12 раз выше, чем на берегу.
Существует Международная Конвенция о гражданской ответственности за ущерб, нанесенный загрязнением нефтью. Строго определены вещества, сброс которых возможен лишь в специальные приёмные сооружения.
За загрязнение вод берутся штрафы. Например, за сброс в воду нефтепродуктов или нефтесодержащей воды в США накладывается штраф 10 тыс. долл., в Сингапуре – 20 тыс. долл. или лишение свободы сроком до двух лет, в Великобритании – 50 тыс. фунтов стерлингов.
Учёные всего мира вносят свой вклад в решение проблемы очистки воды, прежде всего, от нефти и её производных. Многие танкеры строятся с двойным дном и корпусом на случай пробоя. В танкере остается до 1 % груза, очистка от которого по международным законам может осуществляться лишь на очистных сооружениях. Из затонувших танкеров обязательна откачка нефти. Для перевозки нефти испытывался прочный мешок-резервуар (контейнер) на 126 тыс. галлонов, вдоль резинового с нейлоновой тканью корпуса резервуара были протянуты две эластичные трубы с азотом для улучшения плавучести. Применяются суда-сборщики судовых и бытовых отходов.
При очистке воды применяются два основных способа: механический сбор и химическая обработка отходов.
Механический сбор – это боновые заграждения, решётки, отстойники и другие установки, собирающие и фильтрующие воду. В Швеции работает мусоросборник-катамаран, между корпусами которого вмонтирован ленточный конвейер со стальной перфорированной лентой; в районе Стокгольма применяют барьер из перфорированных труб, в которые нагнетают воздух для сбора нефтяной пленки (суда типа «Светломор»).
Химическая обработка воды – это рассеивание (диспергирование) химических веществ, вступающих во взаимодействие с нефтью и её производными. Поскольку этот способ может быть токсичным, он запрещен в местах нереста рыб. Применение песка, мела, солей карбомидной кислоты и др., способствующих поглощению или отвердению нефти, в отдельных случаях ухудшает придонную экологию.
При нефтяных пожарах используются ленточные заграждения с поплавками из нержавеющей стали, выдерживающей длительное воздействие огня.
Загрязнение атмосферы. 91,3% загрязнений воздуха происходит в результате работы автомобильного транспорта, 3,7 % – железнодорожного, 2,7 % – морского, 0,9% – речного и 1,4% – воздушного транспорта. По данным США, автотранспорт даёт 60,6 % загрязнений воздуха, промышленность – 16,2 %, отопление – 5,6 %, сжигание мусора – 3,5 %, электростанции – 14,1 %.
Отечественный автомобиль в среднем расходует до 10 л на 100 км пути, зарубежный – примерно 4,5 л, автобусы большой вместимости расходуют до 40–50 л на 100 км.
Концентрация СО в воздухе Лос-Анжелеса составляет 88 мг/м3, Парижа – 200 мг/м3, Лондона – 300 мг/м3, Рима – 565 мг/м3. На улицах Лондона много двухэтажных автобусов большой вместимости, в Риме – мотоциклов и мотороллеров. Отмечено, что упорядочение движения, например в тоннелях, где обгон запрещён и часто снижена скорость, приводит к снижению концентрации СО. Так, в тоннеле на пл. Маяковского в Москве содержание СО в четыре раза меньше, чем на прилегающих улицах, так как там имеются устройства вентиляции.
На 900 км пробега автомобиль расходует воздуха столько же, сколько человек за год. В Париже ежегодно погибает от автомобильного выхлопа до 200 тыс. деревьев. Такая же картина наблюдается во многих крупных городах.
По данным США, от болезней, связанных с автомобильными выхлопами, ежегодно умирает до 50 тыс. человек в год. В Швейцарии установлено, что люди, живущие вблизи шоссе с интенсивным движением, заболевают раком в девять раз чаще, чем живущие в 400 м и более от шоссе. Появилось выражение: «Автомобиль душит больше, чем давит».
Ухудшение качества воздуха имеет ряд негативных последствий: подрыв здоровья и смерть людей, животных, растений, снижение урожайности, разрушение памятников культуры и строительных объектов и т.д. Необходимо отметить, что многие вредные вещества обладают способностью рассеиваться в воздухе. Так, оксид азота переносится на расстояние 10 км за час, СО2 – на 100 км за 48 часов, пары серной кислоты – на1 тыс. км за 96 часов. Влияние свинца, железа, меди, цинка на растения проявляется в замедлении роста, желтизне и отмирании листьев.
На ликвидацию последствий от загрязнения воздуха развитые капиталистические страны тратят огромные средства. В Японии регулировщики движения носят кислородные маски; на улицах многих городов стоят кислородные автоматы. В США считают, что чистый воздух позволил бы сократить расходы на медицину более чем на 2 млрд. долларов.
Повышение интенсивности транспортного потока с 450 до 1000 автомобилей в час значительно увеличивает количество вредных веществ и требует реорганизации движения, например, вывода транзитного транспорта за пределы города, ограничения грузового движения, особенно в центральных частях города и т. п. Сокращение времени простоя автомобилей у светофоров на 1/3 может уменьшить загрязнение воздуха отработанными газами. Применение дорогих каталитических нейтрализаторов на 70 % уменьшает объём вредных выбросов. Усовершенствованные системы дожигания, добавки к топливу, электронная система зажигания и замена бензина на газ, спирты, углеводородное топливо не на нефтяной основе, а особенно, на электроэнергию и водород, также рассматриваются как пути уменьшения вреда от выхлопных газов. Синтетические виды топлива без нефтяных компонентов делают выхлоп чище на 40%.
В России ужесточены меры по контролю выхлопа (ГОСТ 21393–75 с уточнениями в последующие годы и ГОСТ 17.2.2.03–87). Европа с 1993 г. ввела новые нормы допустимого объёма выбросов для автотранспорта.
Автомобили, нормы выбросов которых превосходят новые установленные значения, не допускаются к эксплуатации на дорогах Европы.
Шум. Шум, вибрация, электромагнитное и радиоактивное излучение относятся к физическому загрязнению. Шум – это любой нежелательный звук, оказывающий неблагоприятное воздействие на организм человека. Шум приводит к нервным расстройствам, желудочным заболеваниям, потере слуха и другим болезням, т. е. становится социальным явлением (таблица 5).
Таблица 5
Заболеваемость населения, в зависимости от уровня шума.
| Заболевания | Заболеваемость населения, в зависимости от уровня шума, % | ||
| при среднем значении | в пределах допустимого | выше допустимого | |
| система кровообращения | 16,4 | 63,5 | 88,3 |
| нервная система | 59,9 | 49,8 | 70,7 |
| органы кровообращения | 89,8 | 85,4 | 93,2 |
Известный учёный Эдисон писал: «Человек в городах, испытывающий постоянное воздействие шума, стоит перед неизбежностью родиться глухим». Шум называют невидимым ядом. По зарубежным данным, транспорт дает 45 % городского шума, авиация – до 2 %; промышленность – 30 %. Шум от транспорта растёт быстрее, чем его скорость.
При постоянном шуме в 100 дБ происходит необратимая потеря слуха (поэтому, например, обучение стрельбе должно вестись в специальных шумозащитных шлемах); при шуме 200дБ может наступить смерть.
На скоростных дорогах уровень шума составляет 87 дБ, на магистральных и общегородских с непрерывным движением – 85 дБ, на магистральных дорогах с грузовым движением – 84 дБ, в интенсивном потоке (до 100 тыс. ед./сут) – 90-95 дБ. При этом уровни шума в 7,5 м от полосы движения пропорциональны тридцати логарифмам скорости и зависят от марки автомобиля и включенной передачи. Уровень шума зависит от интенсивности движения и состава транспортного потока.
По данным Министерства здравоохранения РФ, уровень шума для сна и отдыха не должен превышать 30 дБ ночью и 35 дБ днём.
Метрополитен практически не даёт шума для города, скоростной трамвай создаёт уровень шума 80-90 дБ, железная дорога – 100-110 дБ, транспорт на магнитном подвесе – до 60 дБ. Мощными излучателями шума являются мосты и эстакады, но тоннель уменьшает уровень шума до 55-65 дБ.
Изучение шумового воздействия на окружающую среду начато относительно недавно. Так, в Стокгольме в 1955 г. было зафиксировано, что из каждых 100 человек 9 – с потерей слуха, а в 1960 г. их было уже 20. Это потребовало разработки ряда мероприятий по уменьшению шума в городе. При перепланировке городов и планировании новостроек стараются отделить транспорт от жилых массивов. Уменьшение уровня шума достигается озеленением; применением глушителей; строительством шумозащитных экранов, прокладкой шумоизолирующих материалов под путевыми сооружениями, шумоизоляцией помещений, оптимизацией состава потока и циклов светофорного регулирования и другими мерами. На морском транспорте уровень шума, создаваемый силовыми энергетическими установками (до 110 дБ), снижают, располагая механизмы в отгороженных помещениях или специальных кожухах, а также применяя шумоизоляторы.
Особое шумовое давление испытывают люди, живущие около аэропортов. Поэтому, например, в школе, расположенной близ аэропорта Хитроу в Лондоне, сделаны специальные устройства, автоматически закрывающие окна при нарастании шума от приближающегося самолёта. При повышении скоростей на железной дороге делают тройное остекление окон, резко снижающее уровень шума внутри вагона.
Вибрация. Вибрация связана с плавностью хода транспортного средства и оценивается ощущениями человека, особенно при экстремальных виброускорениях во время движения. Безопасным для здоровья человека считается виброускорение 0,1 м/с2.
Электромагнитные излучения. Они возникают от различных приборов и оборудования, установленных в салоне транспортного средства, и влияют на самочувствие и здоровье людей. В настоящее время электромагнитные излучения не нормируются. Регламентации должны подвергаться электростатический потенциал кузова и напряженность электромагнитного поля в салоне транспортного средства.
Потребление ресурсов. Для производства транспортных средств требуется огромное количество материалов. что ведет к потреблению природных ресурсов. Расточительное потребление приведёт к истреблению запасов нефти через 30 лет, газа, угля и урана – соответственно через 80, 240 и 55 лет. За последние 30 лет зафиксировано снижение среднего уровня содержания железа в сырой руде с 51 до 35%. Поэтому необходимо внедрение энергосберегающих и безотходных технотогий, а также технологий по рециклированию вторичного сырья. Кроме того, очень важно ввести систему мониторинга – контроля за изменениями состояния окружающей среды под влиянием деятельности человека – и экологической регламентации последней (стандартов, экспертиз, санкций и т.п.).
Расходы на охрану окружающей среды в нашей стране во много раз меньше, чем в США. Проблема твёрдых отходов у нас практически не решается, свидетельством этого являются свалки бытовых отходов, представляющие прямую угрозу жизни города, а также промышленных отходов (особенно при добыче и переработке полезных ископаемых, включая радиоактивные вещества).
Основные аспекты защиты окружающей среды от негативных воздействий автомобилизации представлены в таблице 6.
Таблица 6
Основные аспекты защиты окружающей среды от негативных воздействий автомобилизации.
| Градостроительство | Организация перевозок и движения | Совершенствование системы «автомобиль – водитель – дорога» (АВД) |
| Размещение производства | Рациональная структура парка транспортных средств | Оптимизация параметров дороги и строительство специальных сооружений |
| Транспортная планировка городов | Оптимизация маршрутов | Совершенствование конструкций и технического состояния автомобиля |
| Планировка жилых массивов зданий | Оптимизация и регулирование движения в транспортных потоках | Обучение рациональным приёмам вождения |
| Введение системы мониторинга на транспортных и промышленных объектах | Совершенствование нормативно-правовой базы | Создание экологически чистых дорожных материалов и технологий строительства дорог |