Экологическое воздействие транспорта на природную среду и человека

Отчуждение земель. Естественно, что для размещения транспорт­ных коммуникаций нужны земля, вода, воздух, подчас огромных пло­щадей и объемов. Подсчитано, что в США площадь земель, на которых размещены автомагистрали, железные дороги и аэродромы, составляет 10,1 млн. га (101 тыс. км²), а площадь городов – 10,9 млн. га (109 тыс. км²). Автодороги занимают около 2% Великобритании, 6% – Японии и Бельгии.

Почворазрушающие процессы и деградация природных экосистем.
При строительстве и эксплуатации дорог, трубопроводов, аэродромов

происходят почворазрушающие процессы: оползни, просадки и особенно эрозия. Причем часто развивается особый вид последней – дорожная эрозия, происходящая в результате размыва и разрушения почв.
Как следствие возникают группы оврагов по колеям грунтовых дорог. Чтобы избежать размыва в кюветах, необходимо сохранять в них травянистый покров, а также сооружать бетонные лотки.

Природные комплексы, расположенные вблизи насыпей железных и шоссейных дорог, постепенно трансформируются и деградируют. Например, вдоль дорог возникают заболоченные участки, достигаю­щие сотен метров в ширину. В них в определенное время года развива­ются болезнетворные микроорганизмы и, в перспективе, очаги мас­совых инфекций.

Ухудшение агрохимического качества почвы и приземного слоя воздуха. Известно, что вдоль автотрасс, железных дорог и выходящих на поверхность нефтегазотрубопроводов земля на большой площади загрязняется соединениями свинца, серы, нефтепродуктами и другими веществами. Особенно опасна придорожная полоса шириной до 200 м по обе стороны вдоль наиболее напряженных автомагистралей. Замечено, например, что вдоль кольцевой дороги вокруг Минска быстро погибают посаженные деревья. Категорически запрещается выра­щивать сельхозпродукцию вдоль дорог, собирать грибы, ягоды, пасти скот, особенно молочный (известны случаи отравления детей моло­ком коров, пасшихся вокруг дорог).

Приземный слой воздуха вблизи автодорог загрязнен пылью, со­стоящей из частиц асфальта, резины, металла, свинца, и другими ве­ществами, часть которых обладает канцерогенным и мутагенным дей­ствием. Плохую услугу себе оказывают любители гулять или бегать по обочинам дорог; особенно следует об этом помнить при прогулке с маленькими детьми (например, в низких колясках): наиболее вы­соки концентрации вредных веществ в слое воздуха ниже 1 м от по­верхности.

Гибель животных. Много зверей, в том числе и крупных, погибают, выходя на дороги, под колесами автомобилей. Особенно это имеет место, когда автотрасса пересекает традиционные пути миграции жи­вотных. Поскольку подобные столкновения происходят ночью, в ряде густонаселенных стран вдоль дорог устанавливают специальные зер­кала. Они отражают свет фар, создают перемещающиеся блики на тем­ном фоне (например, леса), которые отпугивают зверей.

Физические излучения. Фактором ухудшения качества среды оби­тания стало шумовое воздействие железнодорожных и шоссейных ма­гистралей, особенно с высокой густотой движения. Вдоль, например, автомагистралей, на которых частота движения составляет несколько тысяч транспортных единиц в час, шумовое давление достигает 80 – 85 децибел (дБ), в то время как санитарной нормой являются 55 дБ. Поэтому в ряде стран мира, в том числе и в Беларуси, вдоль наиболее оживленных магистралей для защи­ты населения устанавливают специальные щиты или устраивают при­дорожные лесополосы.

Характеристика выбросов автотранспорта. Общий мировой парк автомобилей ныне превышает 800 млн еди­ниц и быстро приближается к миллиарду. Его рост является одним из немногих показателей развития цивилизации, который заметно опе­режает прирост населения планеты и даже энергии. Подсчитано, что выставленные бампер к бамперу автомобили (со средней длиной 5 м и шириной 2 м составили бы цепочку длиной более 4 млн км (сто эква­торов Земли и более чем 10-кратное расстояние до Луны), а суммар­ная площадь, занятая автомобилями, превысила бы 8 тыс. км². Прог­нозируется, что при сохранении тенденций роста автомобилей их число к 2015 г. может возрасти до 1,5 млрд штук.

В автомобильных двигателях внутреннего сгорания в мире ежегод­но сжигается более 2 млрд т нефтяного топлива. При этом коэффици­ент полезного действия в среднем составляет 23%, остальные 77% ухо­дят на обогрев окружающей среды.

В наиболее развитой автомобильной стране мира США на их про­изводство расходуется пятая часть производимой в стране стали. Та­ким образом, автомобильная промышленность является одной из наи­более ресурсопотребляющих отраслей экономики. Автомобиль заби­рает из атмосферного воздуха его самый ценный для живых организмов компонент — кислород, а взамен выбрасывает в него ядовитые выхлоп­ные газы, а также углеводороды (из-за испарения их топливных ба­ков). Так, современный автомобиль для сжигания 1 кг бензина расхо­дует 12 м³ воздуха (2,5 м³ кислорода). Для сравнения: взрослый чело­век потребляет в сутки 15,5 м³ воздуха, в котором содержится около 3 м³ кислорода. Подсчитано, что автомобильный транспорт США по­глощает кислорода существенно больше, чем его генерирует раститель­ность на всей территории страны. В городах, особенно крупных и на­сыщенных автотранспортом, кислорода сжигается намного больше, чем потребляет их население.

Везде, где эксплуатируется автомобиль, в воздух поступает боль­шое количество вредных веществ. Согласно исследованиям 92–95% загрязнения воздуха в городах дает ав­томобильный транспорт, а прочие отходы хозяйственной деятельнос­ти составляют лишь 5-7%. Согласно экспертным оценкам, более чем в 15 городах Беларуси именно автотранспорт оказывает преобладающее влияние на загрязнение воздушного бассейна.

Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания (особенно карбюраторных) содержат огромное количество токсичных соединений -бенз(а)пирена, альдегидов, оксидов азота и углерода и особо опасных соединений свинца (в случае применения этилированного бензина). Наибольшее количество вредных веществ в составе отработавших газов образуется при неотрегулированной топливной системе автомобиля. Правильная ее регулировка позволяет снизить их количество в 1,5 раза.

Экологически менее опасными являются дизельные двигатели. Несмотря на большой выброс последними оксидов азота и серы, общая масса поступающих в атмосферу загрязняющих веществ с учетом класса их опасности для здоровья оказывается примерно в 2,5 раза меньше.

Автомобиль загрязняет атмосферный воздух не только токсическими компонентами отработанных газов, парами топлива, но и продуктами износа шин, тормозных накладок. В городские водоемы и почву попадают топливо и масла, моющие средства.

Количество выделяемых в окружающую среду вредных веществ зависит от численности и структуры автомобильного парка, а также технического состояния автомобилей и первую очередь их двигателей. Так , из-за отсутствия регулировки карбюратора бензинового двигателя внутреннего сгорания выброс оксида углерода может возрасти в 4-5 раз.

На состав отработанных газов двигателя большое влияние оказывает режим работы автомобиля в городских условиях. Низкая скорость движения и частые ее изменения, многократные торможения и разгоны способствуют повышенному выделению веществ.

Автомобиль отрицательно воздействует практически на все составляющие биосферы: атмосферу, водные ресурсы, земельные ресурсы, литосферу и человека. Оценка экологической опасности через ресурсоэнергетические переменные всего цикла жизни автомобиля с момента добычи минеральных ресурсов, нужных для его производства, до рециклирования отходов после окончания его службы показала, что экологическая «стоимость» 1-тонного автомобиля, в котором примерно2/3 массы составляет металл, равна от 15 до 18 т твердых и от 7 до 8 т жидких отходов, размещаемых в окружающей среде.

Выхлопы от автотранспорта распространяются непосредственно на улицах города вдоль дорог, оказывая непосредственное вредное воздействие на пешеходов, жителей расположенных рядом домов и растительность. Выявлено, что зоны с превышением ПДК по диоксиду азота и оксиду углерода охватывают до 90% городской территории.

Химический состав выбросов. Выбросы автотранспорта сильно влияют на течение фотохимических процессов, что связано прежде всего с окислением следовых газов, в результате чего такие органические соединения, как метан и другие углеводороды (выбросы ДВС) превращаются в диоксид углерода и воду. При этом в условиях избытка окисляемых соединений возможно формирование некоторых промежуточных продуктов, накопление которых приводит к загрязнению атмосферы. Одной из таких проблем является фотохимический смог, с развитием которого связано появление высоких концентраций приземного озона.

Выхлопные газы автомобилей, а также газы, образующиеся при испарении топлива, масла (неплотности), содержат около 200 химических соединений. В зависимости от особенностей их воздействия на организм человека указанные загрязняющие вещества подразделяют на 7 групп.

В 1-ю группу входят химические соединения, содержащиеся в естественном составе атмосферного воздуха: вода (в виде пара), водород, азот, кислород и диоксид углерода. Автотранспорт выбрасывает в атмосферу такое огромное количество пара, что в Европе оно превышает по массе испарения всех водоемов и рек. Из-за этого растет облачность, число солнечных дней заметно снижается. Все это способствует росту вирусных заболеваний , снижению урожайности сельскохозяйственных культур.

Во 2-ю группу включен оксид углерода (ПДК 20мг/м³; 4 класс опасности).Этот бесцветный газ без вкуса и запаха, вдыхаемый человеком, соединяется с гемоглобином крови и подавляет его способность снабжать ткани организма кислородом. В результате наступает кислородное голодание организма, и возникают нарушения в деятельности центральной нервной системы. Последствия воздействия зависят от концентрации оксида углерода в воздухе; так, при концентрации 0,05% через 1 час появляются признаки слабого отравления, а при 1% наступает потеря сознания после нескольких вздохов. Добавим к сказанному, что оксид углерода может быть косвенной причиной многочисленных аварий на дорогах. Его действие на водителя автомашины в небольших концентрациях сходно с действием алкоголя или состоянием утомления. В гаражах, в тоннелях и даже на напряженных магистралях содержание оксида углерода часто достигает токсичных для человека уровней.

В 3-ю группу входят оксид азота NO (ПДК 5 мг/м³, 3 класс) – бесцветный газ и диоксид азота NO₂ (ПДК 2 мг/м³,3 класс) – газ красно-бурого цвета с характерным запахом. Указанные газы являются примесями, способствующими образованию смога. Попадая в организм человека, они, взаимодействуя с влагой, образуют азотистую и азотную кислоты (ПДК 2 мг/м³, 3 класс). Последствия воздействия зависят от концентрации в воздухе, так, при концентрации 0,0013% происходит слабое раздражение слизистых оболочек глаз и носа, при 0,002% - образование метагемоглобина, при 0, 008% - отек легких.

В 4-ю группу входят углеводороды. К наиболее опасным из них относится 3,4-бенз(а)пирен (ПДК 0,00015 мг/м³, 1 класс) – мощный канцероген.

В 5-ю группу входят альдегиды. Наиболее опасны для человека акролеин и формальдегид. Акролеин – альденид акриловой кислоты (ПДК 0,2 мг/м³, 2класс). Концентрация 0,00016% является порогом восприятия запаха, при 0, 002% запах трудно переносим, при 0,005% непереносим, а при 0,014% через 10 мин наступает смерть. Формальдегид (ПДК 0,5% мг/м³, 2 класс) – бесцветный с резким запахом газ, при концентрации 0,007% вызывает легкое раздражение слизистых оболочек глаз и носа, а так же верхних органов дыхания, при концентрации 0,018% осложняется процесс дыхания.

В 6-ю группу входят сажа (ПДК 4 мг/м³, 4 класс), оказывающая раздражающее воздействие на органы дыхания. Частицы сажи активно адсорбируют на своей поверхности бенз(а)пирен, из-за чего резко ухудшается здоровье детей, страдающих респираторными заболеваниями ( их частота у детей Москвы на 48 % превышает среднюю величин в по России), лиц, больных астмой, бронхитом, воспалением легких, а также престарелых людей. Исследования, проведенные в США, показали, что 50-60 тыс. человек умирают ежегодно от загрязнения воздуха сажей.

В 7-ю группу входят свинец и его соединения. В бензин в качестве антидетонационной присадки вводят тетраэтилсвинец ( ПДК 0,005 мг/м³, 1 класс). Поэтому около 80% свинца и его соединений, загрязняющих воздух, попадают в него при использовании этилированного бензина. Свинец и его соединения снижают активность ферментов и нарушают обмен веществ в организме человека, а также обладают кумулятивным действием, т.е. способность накапливаться в организме. Соединения свинца особенно вредны для интеллектуальных способностей детей. В организме ребенка остается до 40% попавших в него соединений.

Одним из наиболее опасных загрязнений окружающей среды является, как отмечалось выше, транспортный шум: 60-80% шумов, настигающих человека в жилой застройке, создают транспортные потоки.

В табл. 5.1. приводится данные об источниках транспортного шума, которые свидетельствуют о весомом вкладе в него автомобилей.

Таблица 5.1.

Источники транспортного шума