Методическое пособие 764

лѐгких к тканям, при вдыхании свежего воздуха образовавшееся соединение (карбоксигемоглобин) постепенно разрушается и гемоглобин постепенно возвращает способность поглощать кислород. Окись углерода (СО) получается при неполном сгорании углеродистых веществ [1, 2, 5]. В воздух попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами автотранспорта и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 250 млн.т. Окись углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы, и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта. Для окиси углерода ПДКсс= 3 мг/м3.

Многолетний ход средних значений концентрации окиси углерода г. Воронежа представлен на рис. 1.

Рис. 1. Средние значения концентрации окиси углерода за многолетний период в г. Воронеже

Из рисунка 1а видно, что минимальная средняя концентрация окиси углерода наблюдалась в 1989 г. (0,005 мг/м3), а максимальная в 2007 г. (0,023 мг/м3). За время наблюдения концентрация окиси углерода в Воронеже увеличилась практически в 2 – 2,5 раза с 0,005 мг/м3 в период до 1991 г. до 0,013-0,020 мг/м3 в последующие года. Столь сильное увеличение концентрации можно объяснить увеличением количества личного автотранспорта. Пространственное распределение окиси углерода, представленное на рисунке 1б, свидетельствует о наибольшей концентрации в теплый сезон года, а именно на правом берегу Воронежа – летом (0,016 – 0,017 мг/м3), а на левом - осенью (пост №7 – 0,024 мг/м3) и весной и осенью – пост №1 – 0,019 мг/м3.

Диоксид серы или сернистый ангидрид (SO2) - образуется при сжигании на воздухе

131

или в кислороде серы. Это бесцветный газ с резким запахом горящей серы [4]. Сернистый ангидрид (SO2), несмотря на большие масштабы его выбросов в атмосферу, является короткоживущим газом (4 - 5 суток). Ежегодное поступление сернистого газа в атмосферу только вследствие промышленных выбросов оценивается почти в 150 млн. т. В загрязненной атмосфере, содержащей диоксид азота, сернистый ангидрид быстро переводится в серную кислоту, которая, соединяясь с капельками воды, образует так называемые кислотные дожди. Для сернистого ангидрида ПДКсс= 0,05 мг/м3. Многолетний ход средней концентрации сернистого ангидрида представлен на рис. 2.

Рис. 2. Средние значения концентрации сернистого ангидрида за многолетний период в г. Воронеже

Из рис. 2а видно, что минимальная средняя концентрация сернистого ангидрида наблюдалась в 1990 г. (0,004 мг/м3), а максимальная в 2004 г. (0,1 мг/м3), что превышает предельно допустимую норму практически в 2 раза. Такое превышение наблюдается с 1999 года и по настоящее время.

Анализ пространственного распределения сернистого ангидрида на территории Воронежа, представленный на рисунке 2б, свидетельствует о превышении ПДК сернистого ан-

132

гидрида в течение всего года, особенно в холодный период. Максимальная концентрация сернистого ангидрида на посту №1 зимой составляет 0,1 мг/м3, т.е. двойное превышение ПДК. Одним из специфических веществ, которые загрязняют атмосферный воздух города Воронежа, является фенол. В окружающую среду фенолы могут поступать различными путями. Например, в результате переработки твердого топлива, при производстве бумаги, лакокрасочных изделий, производство фенолформальдегидных смол, клеев, различных пластиков, кожевенной и мебельной промышленности. Мощными антропогенными источниками поступления фенола в атмосферный воздух являются нефтедобывающие, коксохимические, металлургические заводы, производство асфальтобетона, машиностроительное производство [6]. К естественным источникам относится поступление фенола с частицами пыли, в особенности торфяной и грунтовой. Воздушные миграционные потоки включают фенолы, которые поступают с испарениями из водных поверхностей. Значительное загрязнение атмосферы фенолами происходит также при лесных пожарах. Для фенола ПДКсс= 0,003 мг/м3.

Рис. 3. Средние значения концентрации фенола за многолетний период в г. Воронеже

Из рис. 3а видно, что минимальная средняя концентрация фенола наблюдалась в 1989 и 1993 гг. (0,003 мг/м3), а максимальная в 2006 и 2007 гг. (0,018 мг/м3). Таким образом, за время наблюдения концентрация фенола в Воронеже увеличилась в 6 раз. Пространственное распределение средней, по сезонам года, концентрации фенола, представленное на рисунке 3б, свидетельствует о высоком уровне загрязнения атмосферы Воронежа фенолом, особенно летом. На постах №1 и №7 показатели почти равны (0,012-0,013 мг/м3), что является превышением предельно допустимой концентрации в 4 раза.

133

Формальдегид представляет собой бесцветный газ с резким запахом. Токсичен, оказывает отрицательное влияние на генетику, органы дыхания, зрения и кожный покров. Оказывает сильное воздействие на нервную систему. Формальдегид занесен в список канцерогенных веществ. ПДК формальдегида очень низок 0,05 мг/м³. Только мебель для кухни или ванной может поднять уровень формальдегида в жилом помещении до 0,001 мг/м³ и выше, особенно, когда она новая. МДФ – самый серьезный источник формальдегида в жилых помещениях.

Источником образования формальдегида в городах главным образом является автомобильный транспорт, в результате работы двигателей которого формальдегид выделяется в выхлопах совместно с другими недогоревшими углеводородами [5]. Формальдегид наряду с другими продуктами сгорания топлива содержится также в выбросах путевой техники на железнодорожном транспорте, в выхлопных газах газотурбинных двигателей самолетов [4].

При долгосрочном воздействии формальдегида на организм человека негативно воздействует на генетический материал, репродуктивные органы, дыхательные пути, глаза, кожный покров. Оказывает сильное действие на центральную нервную систему. При вдыхании больших концентраций формальдегида может наступить внезапная смерть в результате отека и спазма голосовой щели.

Рис. 4. Средние значения концентрации формальдегида за многолетний период в г. Воронеже

Из рис. 4а видно, что минимальная средняя концентрация формальдегида наблюдалась в 1996 году (0,048 мг/м3), а максимальная в 1992 году (0,082 мг/м3). За время наблюдения концентрация формальдегида в Воронеже увеличилась практически в 2 раза. В годы максимальной средней концентрации данного загрязнителя (1990, 1992, 2000, 2001, 2002, 2004, 2005, 2006, 2007) превышение ПДК в 1,5 раза.

134

Пространственное распределение формальдегида (рисунок 4б) свидетельствует о наибольшей концентрации в летний период, а именно на посту №8 (0,097 мг/м3). Таким образом, выявлено превышение ПДК в 2 раза. Наиболее низкие концентрации данного загрязнителя наблюдается на посту №9 (0,056 мг/м3), что незначительно превышает ПДК.

Оксид азота достаточно быстро окисляется до диоксида азота (NO2), который представляет собой красно-белый газ с неприятным запахом, сильно действующий на слизистые оболочки человека [1]. Количество окислов азота, поступающих в атмосферу, составляет 65 млн. т. в год. От общего количества выбрасываемых в атмосферу окислов азота на транспорт приходится 55 %, на энергетику – 28 %, на промышленные предприятия – 14 %, на мелких потребителей и бытовой сектор – 3 % [2]. При концентрациях свыше 0,15 мг/м3 возникают острые заболевания органов дыхания. Для двуокиси азота ПДКсс = 0,04 мг/м3.

Рис. 5. Средние значения концентрации двуокиси азота за многолетний период в г. Воронеже

Рис. 5а доказывает то, что минимальная средняя концентрация двуокиси азота наблюдалась в 1990 г. (0,041 мг/м3), а максимальная в 2007 г. 0,063 мг/м3. За время наблюдения, концентрация двуокиси азота в Воронеже увеличилась в 1,5 раза, в дальнейшем наблюдается

135

тенденция еѐ к равномерному возрастанию.

Пространственное распределение двуокиси азота, представленное на рисунке 5б, свидетельствует о наибольшей концентрации в теплый сезон года. На правобережье Воронежа, в течение года, наблюдается незначительное превышение ПДК, особенно летом (0,049 – 0,051 мг/м3). На левом берегу, концентрация двуокиси азота значительно выше, особенно на посту №7 и составляет в течение года 0,055 – 0,072 мг/м3 достигая максимума летом.

Выводы.

Полученные результаты исследования свидетельствуют о значительном увеличении концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе г. Воронежа за рассматриваемый период.

Установлено, что требуется более детальный анализ размещения торговоадминистративных объектов города и вывод части их на периферию из центра. Наличие основных административных ресурсов и офисов в центре города является основной причиной заторов на дорогах, особенно в «часы пик». Наблюдается перегруженность отдельных улиц (Московский проспект) торгово-административными зданиями, возле которых постоянно наблюдаются «пробки» в течение дня. В тоже время есть улицы (9 Января), где практически отсутствуют крупные торгово-развлекательные и офисные центры.

Придание торгово-административно-управленческой функции городской среде способствует увеличению потребности наличия личного транспорта, т.к. в данном случае требуется большая мобильность населения, в отличие от концепции «шаговой доступности».

Доказательством вышеизложенного является тот факт, что на долю автомобильного транспорта в Воронежской области приходится порядка 80% загрязнения атмосферного воздуха. Воронежская область одна их тех областей, где одно авто приходится на трех ее жителей. Согласно отчетности, на начало 2015 года в регионе официально зарегистрировано более 950 тысяч транспортных средств, из них свыше 780 тыс. автомобилей, в том числе легковых – 670 тыс. За 2014 год прирост автотранспорта составил более 42,6 тысяч. В течение 2016 года наибольшее загрязнение атмосферного воздуха пылью, диоксидом азота, формальдегидом и оксидом углерода наблюдалось на ПНЗ в юго-восточной части города, где сосредоточены наиболее крупные предприятия и проходит автомагистраль с интенсивным движением автотранспорта (ВОГРЭссовский мост – ул. Лебедева – ул. Новосибирская).

Литература

1.Акимов Л.М. Анализ временного распределения средних концентраций антропогенных примесей в Воронеже с учетом от климатических показателей / Л.М. Акимов // «Экология регионов». Сборник материалов III юбилейной Международной научно-практической конференции.– Владимир: Изд-во «ВлГУ». - 2010. - С. 8 - 12.

2.Акимов Л.М. Анализ взаимосвязи концентрации загрязняющих веществ от метеорологических параметров / Л.М. Акимов, Е.С. Тинина // - Комплексные проблемы техносферной безопасности: материалы Междунар. науч. - практ. конф. Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2016. Ч. II.. С. 122 – 128

3.Акимов Л.М. Анализ зависимости запыленности Воронежа от погодных условий / Л.М. Акимов, Е.С. Тинина // - Комплексные проблемы техносферной безопасности: материалы Междунар. науч. - практ. конф. Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2016. Ч. II.. С. 128 – 131.

4.Безуглая Э.Ю. Проблемы загрязнения воздуха. Крупнейшие города России / Э.Ю. Безуглая, И.В. Смирнова // Научно-техничекий журнал «Инженерные системы. АВОК Севе- ро-Запад». - СПб.: Изд-во «Ассоциация «АВОК (Северо-Запад)», 2002. - № 2(6)- 3(7).

5.Ревич Б.А. Здоровье населения и химическое загрязнение окружающей среды / Б.А. Ревич, А.К. Демин, К.А. Буштуева. - М.: Центр экол. политики России, 1994. - 83 с.

6.Стороженко Н. С. Экологическая обстановка в городе Воронеже / под ред. Н. С.

136

Стороженко // Комитет экологии и природн. ресурсов г. Воронежа. - Воронеж. - 1994. - 48 с.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет»

L.M. Akimov

ANALYSIS OF THE DYNAMICS OF ATMOSPHERIC AIR POLLUTION BY CHANGING THE PARADIGM OF THE CUTTING ON THE EXAMPLE OF THE CITY OF VORONEZH

The analysis of the spatio-temporal distribution of the concentrations of various pollutants during the period of the change of the concept of urban development is carried out. It is established that the solution of the problem of environmental pollution lies in the sphere of urban environment management, the correct location of the commercial and administrative potential of the territories

Key words: concentration, pollutants, concept, management

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «The Voronezh state University»

УДК 504.054

А.Л. Дмитриев

ВЛИЯНИЕ АВТОТРАНСПОРТНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ

Рассмотрено влияние автотранспорта и дорожной сети на экологическое состояние городской среды СанктПетербурга. Показана роль специфики городской застройки и дорожной сети на ухудшение экологического состояния города. Приведена динамика изменения вредных выхлопов от автотранспорта и их влияние на городскую инфраструктуру и здоровье населения. Предложены методы снижения негативного воздействия автотранспорта

Ключевые слова: экология, окружающая среда, автотранспорт, моторное топливо, токсичный выхлоп, транспортный шум, городская среда

Введение. Экологические проблемы во всем мире приобретают первостепенное значение, в особенности для крупных городов и промышленных центров. Основным загрязнителем окружающей среды крупных городов является автотранспорт, негативное воздействие которого связано с токсичными газовыми выбросами продуктов горения.

Для Петербурга негативное влияние автотранспорта на окружающую среду имеет особое значение, т.к. сказывается не только на здоровье жителей и гостей города, но и наносит ущерб памятникам архитектуры, дворцовым и парковым ансамблям, снижая привлекательность города как культурного центра мирового масштаба.

Специфика влияния автотранспорта на окружающую среду. Автотранспорт создает в

137

городах обширные зоны с устойчивым превышением санитарно-гигиенических нормативов качества окружающей среды.Причѐм, несмотря на то, что доля энергоносителей, потребляемых автотранспортом, составляет незначительную часть от общего их потребления [1] (рис.1), основная часть вредных выбросов идет от автотранспорта (рис.2). Связано это, главным образом, с видом потребляемого топлива (бензином и дизельным топливом).

При этом в воздушную среду поступают более двухсот химических соединений, в том числе окись углерода (СО), углеводороды (CnHm), окислы азота (NО и NО2), диоксид серы (SO2) [3], а также такие канцерогенные вещества как сажа, альдегиды и бенз(а)пирен (

табл. 1 [5]).

Таблица 1

ПДК основных соединений выхлопных газов ДВС

Наряду с загрязнением воздуха отмечается устойчивая тенденция к повышению уровня загрязнения почвы и увеличению угрозы загрязнения поверхностных и грунтовых вод, а также увеличение шумового воздействия на окружающую среду и население на территориях современных мегаполисов.

Кроме того, автотранспорт является в городах основным источником шума (для легкового автотранспорта его уровень составляет 82-88 дБ, а для автобуса – 80-95 дБ) [2]. При движении грузового транспорта на здания и сооружения негативное воздействие оказывает также вибрация, которая характеризуется виброскоростью (мм/с) и частотой до10-40 Гц.

Специфика автотранспортной системы Санкт-Петербурга.

Автомобильный парк России на 1 января 2012 года (по данным «АСМ-холдинга» [9]), составил 42 млн. 861,8 тыс.единиц, увеличившись за год на 5,4 %. Причем, наибольшую динамику роста показал парк легковых автомобилей, составивший 36 млн. 415,1 тыс. Парк автобусов составил 902,9 тыс., показав наименьшую динамику роста и очевидное старение.

138

Парк грузовых автомобилей составил 5 млн. 544,7 тыс. При этом, по данным ГИБДД, прирост автомобильного парка Санкт-Петербурга составляет, в среднем, 7-10 % в год и к концу 2011 года численность его составила около 1700 тыс. единиц.

Техническое состояние автомобилей и марка применяемого топлива влияют на масштаб и степень токсичности загрязнения воздуха выбросами автотранспорта. Для России средний возраст АТС значителен и составляет более 10 лет, в связи с этим количество токсичных выбросов в окружающую среду увеличивается. Основным видом моторного топлива являются бензин и дизельное топливо (доля автобусов на дизтопливе составляет примерно 62 %, а легкового автотранспорта – около 6%) [3].

Санкт-Петербург – важный экономический, научный и культурный центр России, крупный транспортный узел. Исторический центр города и связанный с ним комплекс памятников входят в список Всемирного наследия Организации Объединѐнных Наций по вопросам образования, науки и культуры (ЮНЕСКО). Это один из самых важных в стране центров туризма.

Город является важнейшим центром автомобильных перевозок и находится на пересечении транспортных путей, соединяющих Скандинавский полуостров и континентальную Европу, центральные районы России и страны Балтии. Существенная часть автомобильных транспортных потоков связана с грузовыми перевозками из портов Финляндии, Ленинградской области и, собственно, Санкт-Петербурга в районы России, лежащие южнее и восточнее. Автомобильные магистрали связывают Петербург с Москвой и финской границей (трасса М10 «Скандинавия»), с эстонской границей (трасса М11 «Нарва»), с Петрозаводском и Мурманском (трасса М18 «Кола»), с Псковом и белорусской границей (трасса М20) и др. Трассы М10 и М20 входят в состав европейского транспортного коридора № 9. В ближайшее время в дополнение к нынешней, сильно перегруженной автомагистрали Москва – СанктПетербург, должно начаться строительство современной платной автомагистрали.

Полученные данные показывают, что в целом по городу средняя за год концентрация некоторых токсичных компонентов (СО, NOx, CnHm) превышена, в среднем, в 2 раза. Особенно велика загазованность транспортных магистралей. Здесь максимальные разовые концентрации достигают 10 ПДК [7].

Для оценки вклада автотранспорта Санкт-Петербурга в загрязнение окружающей среды рассмотрен легковой и автобусный парк города, с 1970 по 2010 гг. В основу положены пробеговые выбросы автотранспорта, рассчитанные по программе фирмы «Магистраль» (табл. 2), в соответствии с которыми один усреднѐнный легковой автомобиль массой около 1390 кг, проходит в год в среднем 15 тыс.км. [3].

Таблица 2

Значения пробеговых выбросов для различных групп автомобилей

Опираясь на представленные выше данные, был произведѐн расчѐт ежегодного количества токсичных веществ, выбрасываемых автотранспортным комплексом (АТК) города. Полученное в результате расчѐтов изменение динамикии состава выхлопов всего автопарка города с 1970 по 2010 года отражена на рис.3 и в табл.3.

139

Рис. 3. Изменение динамики выбросов продуктов сгорания автотранспортом Санкт-Петербурга с 1970 по 2010 гг.

Анализ таблицы показывает, что больше всего с отработанными газами (ОГ) выбрасывается СО, а также более токсичные NOX и CnHm. С увеличением количества дизельных АТСнаблюдается увеличение выброса канцерогенной сажи. В целом, по городу, выбросы от АТС составляют более 450тыс.т в год (примерно 92 % от суммарных техногенных выбросов вредных веществ [7]).

Кроме негативного влияния на здоровье населения (нанося ущерб более 100 млн. долл. в год), токсичные вещества воздействуют на исторические и архитектурные памятники Петербурга, нанося им непоправимый урон и требуя больших затрат на ремонт и реставрацию (Адмиралтейства, Петропавловского собора, Ростральных колонн и др.)[4].

Таблица 3

Состав выхлопных газов автотранспортом Санкт-Петербурга с 1970 по 2010 гг.

140