РОЛЬ АВТОТРАНСПОРТА В ЗАГРЯЗНЕНИИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ (НА ПРИМЕРЕ ИНДУСТРИАЛЬНОГО РАЙОНА Г. ПЕРМИ)

Авторы: Попов Андрей, Имашев Нияз, МОУ “Лицей №4”

Научные руководители: Двинских Светлана Александровна,
Васильева Лидия Геннадьевна

г. Пермь

Автомобильный транспорт во всем мире занял ведущее место среди источников загрязнения воздушного бассейна. Автомобильный парк нашей страны ежегодно потребляет 8 % кислорода от его воспроизводства над нашей территорией (Ефимов Т. А., Ларкин Ю. М., 1975). В атмосферу автомобильные двигатели выбрасывают десятки миллионов тонн токсичных веществ. Автомобильные выхлопные газы представляют собой смесь примерно 200 веществ. Вот некоторые из них: различные углеводороды и продукты их сгорания, также тяжелые металлы. Отработанные газы содержат оксид серы (SO₂), сероводород, оксиды азота (N₂O₃ и N₂O₅), также угарный газ (СО), альдегиды, бензапирен, сажу (Новиков Ю. В., Бекназов, 1983) .

Концентрация компонентов автомобильных выхлопов в атмосферном воздухе подвержена большим колебаниям в зависимости от интенсивности движения автотранспорта, ширины улицы, ее рельефа, характера застройки, а также от метеорологических факторов. На узких улицах со сплошной застройкой содержание СО в воздухе значительно превышает концентрации его на широких улицах при одинаковой интенсивности движения. Повышенные концентрации СО регистрируются на участках улиц с крутым подъемом, а также при скоплении автомобилей у перекрестков. Между скоростью ветра и концентрациями указанных ингредиентов существует весьма четкая обратная корреляция, в основе которой лежит разбавление газов воздушными массами (Варшавский И.Л, 1969, Доценко И.И., 1990).

Токсичность СО для человека заключается в увеличении содержания в крови СО-гемоглобина. При нормальных условиях в среднем в крови человека содержится 0,5 % СО-гемоглобина, а при увеличении концентрации СО в воздухе количество СО-гемоглобина может превысить 3 %, что считается вредным для здоровья человека (Фельдман Ю.Т., 1975, Доценко И.И., 1990).

Одним из главных загрязнителей атмосферы является сернистый газ (SO₂). При высокой концентрации сернистого газа, пыли, дыма во влажную тихую погоду в промышленных районах возникает белый, или влажный смог – ядовитый туман, резко ухудшающий условия жизни людей (обострение и сердечных заболеваний; этот участвует в образовании кислотных дождей) (Новиков Ю. В., 1987, “Транспорт и городская среда”, 1978).

Следующий ядовитый компонент – оксид азота. При контакте оксидов азота с влажной поверхностью легких образуется HNO₃ и HNO₂, поражающие альвеомерную ткань, что приводит к отечным явлениям в легких (Шлукова А.П., Новиков Ю.В., 1989, Лазарев Н.В., 1965) .

Свинец – один из наиболее токсичных элементов, содержащихся в автомобильных выхлопах по международной классификации. Основные признаки его токсичного действия – анемия, нарушение функций почек, нервные расстройства. В организме человека свинец влияет на синтез белка, энергетический баланс клетки и ее генетический аппарат и хроническая интоксикация (отравление наступает, если в организм человека попадает от 1 до 3 миллионных долей граммов свинца в сутки).

Выхлопные газы плохи еще и тем, что при действии на них лучей солнца, выделяется озон (О₃). При высоких концентрациях в нижних слоях атмосферы он может раздражать глаза и слизистую оболочку, вызывать головные боли, затруднять дыхание (Якубовский Ю., 1976). Также вредна сажа. При дыхании с частицами сажи в дыхательные органы попадает значительное количество бензапирена, являющегося типичным представителем концерагенных веществ, способствующих возникновению раковых опухолей. Именно в развитии автотранспорта и, стало быть, во все большем загрязнении городского воздуха автомобильными газами многие ученые видят главную причину увеличения смертности от рака легких.

Вещества, попадающие с выхлопными газами в атмосферный воздух, а за тем, оседают на почву. Почвы обладают способностью удерживать и сохранять как атмосферные, так и грунтовые воды, обогащающие почву химическими соединениями и тем самым оказывающие влияние на формирование того или иного типа почв. Академик В. Р. Вильям определил, что почва делает конечное количество элементов, бесконечным. Происходит это потому, что почва задействована в целом ряде биосферных циклических процессов. Элементы, находящиеся в почве, в воде, в почвенном воздухе, могут вступать практически в неограниченное число контактов и образовывать бесконечное число связей. Почва–составная часть почти всех биосферных круговоротов веществ. В роли основных загрязнителей почв выступают металлы и их соединения. Массовый и опасный характер носит загрязнение почв свинцом. Известно, что при выплавке одной тонны свинца в окружающую среду с отходами выбрасывается его до 25 кг. Соединения свинца используются в качестве добавок к бензину, поэтому автотранспорт является серьезным источником свинцового загрязнения. Особенно много свинца в почвах вдоль крупных автострад.

Влияние автотранспорта на загрязнение атмосферного воздуха г. Перми.

Существенную долю в загрязнении атмосферы г. Перми вносят выбросы автотранспорта. По данным ГИБДД УВД Пермской области в г. Перми на декабрь 1998 г. насчитывалось 168138 единиц автотранспортных средств. Их увеличение к 1997 г. составило 7,7 % (табл. 1).

Таблица 1

Изменение структуры и количества автотранспортных средств города по видам.

Виды Транспорта	1992	1993	1994	1995	1996	1997	1998
Грузовой	16593	18348	18520	19222	20766	23760	28343
Легковой	54802	60745	64466	70101	79091	88443	108834
Автобусы	3345	3537	3575	4058	4301	4772	4234
Прицепы	4289	4467	4288	5870	6043	6901	7394
Мотоциклы	34267	32629	32520	32035	32095	32215	19333
Всего:	113296	119726	123369	131286	142296	156051	168138
В том числе личного	43665	55609	86561	93381	104158	122912	122176

В сравнении с 1992 г. в более чем на 70 % возросло количество грузовых автомобилей и прицепов, почти в 2 раза возросло количество легковых автомобилей, хотя одновременно с этим значительно снизилось количество мототранспортных средств.

По статистическим данным Комитета по охране окружающей среды г. Перми («Состояние окружающей среды и здоровья населения», 1998) зарегистрировано 403 предприятия и организации различных форм собственности, имеющих в своем составе 7693 единиц работающих автомашин. Из них грузовых – 4264, легковых – 2434, автобусов – 995. Расчеты выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта проведены по “Методике определения массы выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами в атмосферный воздух” (Москва, 1993). Как и в предыдущие годы, загрязнение города выбросами от передвижных источников автотранспорта продолжает расти и в 1998 г. составило 46,1 тысяч тонн в год . Общие выбросы загрязняющих веществ источников автотранспорта на 36,7 тысяч тонн увеличили загрязнение атмосферы города угарным газом, на 5,9 тысяч тонн – углеводородами, на 3 тысячи тонн – NO₂, на 303 тонны – SO₂ и на 170 тонн – сажей.

Таблица 2.

Валовый выброс и состав загрязняющих веществ от передвижных источников загрязнения в г. Перми в 1998 г., тыс. тонн

Вещество	Выброс АС отчитавшихся предприятий	Выброс ИАС и АС не отчитавшихся предприятий	Выброшено всего в городе
Окись углерода	7,499	29,200	36,699
Углеводороды	0,936	4,939	5,975
Диоксид азота	1,121	1,925	3,046
Сернистый ангидрид	0,163	0,140	0,303
Сажа	0,177	¾	0,777
Итого	9,896	36,204	46,100

Из этого следует, что в общем загрязнении атмосферы г. Перми отдельными веществами доля выбросов этих веществ автотранспортом составляет: СО- 81,1 % ,оксидов азота – 23,1 % и сажей – 48, 6 %. В общий объем загрязнения от передвижных источников не вошли выбросы транзитного транспорта, проходящего через территорию г. Перми. Общее загрязнение атмосферы вредными примесями от учтенных стационарных и передвижных источников составило в 1998 г. 94,7 тысяч тонн в год, доля выбросов автотранспортных средств возросла до 48,7 %.

Загрязнение воздуха автотранспортом зависит не только от длины пробега машины, но и от типа ее двигателя. Анализ выбросов загрязняющих веществ от различных видов автотранспорта, сделанный на основе отчетов предприятий, представлен в табл. 3.

Таблица 3

Вклад автотранспорта в загрязнение атмосферного воздуха (по данным ГИБДД (Эколого-социально-экономический атлас Индустриального района, 1997))

Вид Автотранспорта	СО	СnНm	NO2	SO2	Сажа
Легковой	869,5	124,3	8,1	14,3	¾
Грузовой Карбюраторный	3272,3	239,4	162,4	22,3	¾
Грузовой Дизельный	215,2	78,5	195,6	69,2	32,5
Автобусы Карбюраторные	1801,7	202,3	187,2	25,4	¾
Автобусы Дизельные	317,5	144,2	95,3	80,1	42,2

Из нее видно, что наибольшее количество загрязняющих веществ находится в выхлопных газах грузовых машин и автобусов с карбюраторными двигателями. Выбросы грузовых дизельных автомашин, которые находятся на балансе пермских предприятий, не столь значительно влияют на атмосферу города, потому что их используют, как правило, для дальних рейсов.

Характеристика транспортного движения в Индустриальном
районе г. Перми.

Для оценки вклада автотранспорта в формировании экологической обстановки района нами были проведены исследования за интенсивностью транспортного движения по 10 точкам. Они проводились в период с января по март 2000 года. Результаты наблюдений были использованы для расчета угарного газа (СО), поступающего в атмосферу с выбросами автотранспорта по формуле Фельдмана Ю.Т. (Фельдман Ю.Т., 1975, Тищенко Н.Ф., Тищенко А.Н., 1975).

Полученные данные были закартированны. Для этого использовался способ структурного значка. Результаты наблюдений и данные исследований приведены в таблице 4. Их анализ показал, что средняя интенсивность движения изменяется от 937 до 1538 транспортных единиц в час. Наиболее интенсивное движение наблюдается на перекрестке улиц Шоссе Космонавтов и Карпинского (2010 транспортных единиц в час). В структуре транспортного потока преобладает легковой вид автотранспорта (86,408 процентов), затем автобусы (6,793 %), грузовой (3,892 %), трамваи (1,758 %) и троллейбусы (1,149 процентов). Расчет содержания СО в выхлопах автотранспортных средств показал, что количество его изменяется от минимума (6,11дм/м³)на перекрестке улиц Карпинского и Сивкого - до максимума (10 дм/м³ ) на перекрестке улиц Шоссе Космонавтов и Карпинского

Сравнение данных расчетов со среднесуточным значением предельно допустимой концентрации (ПДК_сс) показало, что во всех точках уровень содержания СО превышает ее. Путем обратного решения уравнения Фельдмана нами было установлено, что количество транспортных единиц в час должно составить при ПДК_сс 310 , при ПДК_мах – 706.

Влияние выбросов автотранспорта на загрязнение почв.

Отбор проб производился в 6 точках (перекрестки улиц: Братьев Игнатьевых и ш. Космонавтов; Снайперов и Мира; Братьев Игнатьевых и Мира; Оверятская и Промышленная; Мира и Советской Армии; контрольная проба - Балатовский лес). Отбор производился по методике С.В. Алексеева из сборника «Практикум по экологии», а химические анализы водной вытяжки - по методике В.А. Демакова, приведенной в сборнике «Методические указания к практическим занятиям по общей гигиене». Результаты химического анализа дают качественную и количественную оценку состава проб по 9 бальной системе, что диктовалось условиями химической лаборатории школы.

Таблица 4 .

Результаты исследования

Точка Наблюдения	Уровень содерж-я СО, дм/м3	Существ. инт-сть дв-я в ср. единиц	Превышение CO в долях		Величина уменьшения интенсивности движения для достижения ПДК сс, ед.
			ПДКсс	ПДКмах
пер. ул. Карпинского и Сивкого	6,11	927	2,03	1,2	617
пер. ул. Сов. Армии и Мира	8,16	1333	2,7	1,61	1023
пер. ул. 9 Мая и Мира	8,138	1328	2,71	1,63	1018
4.Пер .Шоссе Космонав. и Леонова	9,19	1538	3,06	1,84	1228
пер. ул. Шоссе Космонав. и Сов. Армии	7,4	1199	2,5	1,48	889
6. пер. ул. Шоссе Космонав. и Карпинского	10	1697	3,33	2	1387
пер. ул. Карпинского и Мира	8,8	1461	2,93	1,76	1151
пер. ул. Декабристов и Веры Засулич	7,59	1219	2,52	1,51	909
пер. ул. Давыдова и Мира	6,83	1070	2,28	1,36	760
пер. ул. Качалова и Мира	7,86	1272	2,62	1,57	962

Результаты исследований.

Анализ полученных результатов (табл. 5) показал, что в большинстве отобранных проб наблюдаются отклонения показателя рН от нормы (нейтральными являются только пробы с перекрестка улиц Снайперов и Мира и контрольная проба из Балатовского леса). Отсюда можно сделать вывод, что в почве имеются вещества, влияющие на уровень кислотности. Из таблицы также видно, что чаще всего в почве встречаются ионы Fe, Pb, Cu, реже - Zn , нитраты и нитриты.

Анализ данных таблицы показывает, что чем ближе к дороге, тем большее количество ионов выявляется в пробе, как качественно, так и количественно. Таким образом, можно предположить, что основным источником загрязнения является автотранспорт.

Для выявления роли выбросов автотранспорта в загрязнении почв был рассчитан коэффициента корреляции.

Его значение, характеризующее зависимость между содержанием свинца и интенсивностью движения, составило 0,74. Следовательно, можно утверждать, что связь сильная, так как значение коэффициента корреляции близко к 0,75. Это свидетельствует о том, что выбросы транспорта действительно являются основным источником поступления в почву свинца. Для остальных компонентов, приведенных в таблице величина коэффициента корреляции значительно меньше (0,2 и менее), но маленькое значение коэффициента корреляции в этом случае говорит , на наш взгляд, не на отсутствие связи, а о том, что автотранспорт не единственный источник их поступления в почву.

Таблица 5.

Результаты химического анализа проб почв

№	рН	Fe	Pb	Cu	Zn	Нитраты	Нитриты
1А	8,0	8	9	9	3	5	3
1В	7,5	6	6	2	-	-	-
2А	7,5	4	7	6	-	-	-
2В	7,0	3	2	1	-	-	-
3А	8,0	5	5	7	-	-	-
3В	7,5	1	3	3	-	-	-
4А	8,0	9	8	8	6	7	7
4В	7,5	7	4	5	4	4	2
5В	7,0	2	1	4	1	-	-
6	7,0	1	-	1	-	-	-

Библиографический список

1. Ефимов Т. А., Ларкин Ю. М., “Транспорт и окружающая среда”, М., 1975 .

2. Новиков Ю. В., Бекназов и др., “Охрана окружающей среды”, М., “Наука”, 1983 .

3. Новиков Ю. В., “За город чистоты и здоровья”, М., 1987.

4. “Транспорт и складирование отходов производства в условиях повышения требований к защите”, М., 1978.

5. “Транспорт и городская среда”, М., 1978.

6. Фельдман Ю.Т., “Гигиеническая оценка автотранспорта, как источника загрязнения атмосферного воздуха”, М., 1975.

7. Шлукова А.П., Новиков Ю.В. “Гармония или трагедия?”, М., 1989.

8. Варшавский И.Л. ”Состояние работы по уменьшению токсичности автомобилей”, М., 1969.

9. Доценко И.И. ”Загрязнение атмосферного воздуха населенных мест оксидом углерода за счет выхлопных газов автотранспорта”, М., 1990.

10. Качалова О.Л. ”Воздействие выбросов автотранспорта на природную среду”, Латвия, 1989.

11. Лазарев Н.В. ”Вредные вещества в промышленности”, М., 1965.

12. Якубовский Ю. “ Автомобильный транспорт и защита окружающей среды”, М., 1976.

13. Тищенко Н.Ф., Тищенко А.Н. “Охрана атмосферного воздуха”; Часть 1: “Выделение вредных веществ”, Киев, 1975.

14. Эколого-социально-экономический атлас Индустриального района, 1997, Пермь

15. «Состояние окружающей среды и здоровья населения», 1995-1999 года – Справочные информационные материалы, Пермь.

16. «Практикум по экологии: Учебное пособие», под редакцией С.В. Алексеева, М., АО МДС, 1996.