Содержание к диссертации
Введение
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8
1.1 Современное состояние мирового автотранспортного комплекса 8
1.2 Экологические проблемы автотранспортного комплекса 15
1.2.1 Шумовое загрязнение 15
1.2.2 Загрязнение водного бассейна 17
1.2.3 Загрязнение атмосферы 19
1.2.3.1 Механизм образования основных токсичных компонентов выхлопных газов 20
12 3 2 Объемы отрицательного воздействия автотранспортного комплекса на' окружающую среду
12 3 3 Основные причины, вызывающие увеличение содержания токсичных веществ в выхлопных газах
1 3 Влияние загрязнения окружающей среды автотранспортным комплексом на здоровье населения
1.3.1 Влияние шумового загрязнения и вибрации 31
1.3.2 Влияние токсичных соединений выхлопных газов 32
1.4 Нормирование экологических характеристик автотранспортных средств Методы снижения загрязнения окружающей среды автомобильным комплексом
1.6 Постановка задачи исследования 50
2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ 52
2.1 Метео-географическая характеристика г. Конакри 52
2.1.1 Географическое положение 52
2.1.2 Метеорологические условия 54
2.2 Административная организация 60
2.3 Демография 60
2.4 Влияние метеорологических условий на состояние атмосферы 61 3 АВТОТРАНСПОРТНЫЙ КОМПЛЕКС Г. КОНАКРИ 67
3.1 Улично-дорожная сеть 67
3.2 Современное состояние и формирование парка автомобилей 74
3.3 Потребление топлива и автозаправочные станции 79
3.4 Автотранспортные предприятия и ремонтные мастерские 81
- Станции технического обслуживания автомобилей на базе центров по подготовке специализированных кадров
3 СТАНЦИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ НА БАЗЕ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
3.4.3 Станции технического обслуживания автомобилей классического типа 83
3.4.4 Фирменные станции технического обслуживания автомобилей 84
3.4.5 Центр технического осмотра автомобилей 84
Российский химико-технологический университет, кафедра технологии защиты биосферы - 2004 Набе Ф.Б. «Исследование загрязнения воздушной среды города Конакри выбросами
автотранспортного комплекса»
.4 ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК АВТОТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ ЙЛ НАУЛИЧНО-ДОРОЖНОЙ СЕТИ Г. КОНАКРИ т
4.1 Интенсивность движения транспортных потоков 87
4.2 Скорость движения транспортных потоков 97
- ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА КОНАКРИ лм
0 ВЫБРОСАМИ АТК 101
5.1 Выбор постов наблюдения за загрязнением атмосферы 101
5.2 Уровни и распространение загрязнений в атмосфере 102
5.2.1 Оксиды углерода (COO 103
5.2.2 Оксиды азота (NOx) 111
5.2.3 Соединения серы 115
5.2.4 Углеводороды 118
5.2.5 Пыль 119
5 3 Моделирование загрязнения приземного слоя атмосферы выхлопными 123
газами автомобильного транспорта
5 Моделирование сценариев снижения выбросов выхлопных газов 130
автомобильного транспорта в воздушный бассейн 135
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ВЫБРОСАМИ АТК НА ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ
. , Влияние загрязнения окружающей среды выхлопными газами 136
автомобильного транспорта на здоровье населения
6 2 Моделирование потенциального риска заболеваемости населения от 1зд
загрязнения атмосферы выхлопными газами автомобильного транспорта
Моделирование сценариев снижения потенциального риска
6.3 заболеваемости населения от выбросов выхлопных газов автомобильного 146
транспорта
ВЫВОДЫ 151
ЛИТЕРАТУРА 154
Введение к работе
Проблема изучения экологического состояния городов в настоящее время приобретает все большее значение. Актуальность подобного рода исследований диктуется необходимостью охраны и рационального использования окружающей среды и сохранения благоприятной экологической обстановки в больших городах и мегаполисах. Промышленное производство, сконцентрировав в себе колоссальные запасы различных видов энергии, вредных веществ и материалов, стало постоянным источником серьезной техногенной опасности. Кроме стационарных источников, большой урон состоянию окружающей среды наносят выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания (ДВС) автомобильного транспорта, поставляющие в атмосферу примерно 280 вредных компонентов [1].
В настоящее время успехи автомобилестроения привели к тому, что автомобиль, достигнув высокого технического уровня и относительно доступной стоимости, стал необходимым элементом быта современного человека. В связи с этим в последние десятилетия наблюдается быстрый рост автопарков мира, особенно на Африканском континенте. Гвинея также вступила в стадию «взрывного роста» автомобильного комплекса. Естественно, наиболее быстро развивается автомобилизации в больших городах. Возрастают количество автотранспортных средств на единицу площади территории, разнообразие моделей автомобилей и их энергоустановок. В то же время, как правило, темпы дорожного строительства отстают от темпов автомобилизации.
Специалистами признано, что в городах основной причиной негативного воздействия на окружающую среду является совокупная работа множества двигателей внутреннего сгорания автотранспортных средств (АТС), потребляющих эксплуатационные материалы (топливо, масла) и выделяющих при этом вредные вещества, загрязняющие атмосферу. По данным исследований последних лет, именно повышение концентрации вредных веществ, поставляемых в атмосферу автотранспортом, является прямой причиной роста некоторых видов заболеваний среди населения.
В настоящее время в странах ЕЭС на долю автотранспорта приходится до 70 % выбросов оксида углерода, до 50 % - оксидов азота (во Франции и Германии до 60 - 70 %), до 45 % - углеводородов и до 90 % - свинца. По данным Национальной комиссии США по качеству воздуха, 60 % выбросов в атмосферу приходится на автотранспорт, 17% - на промышленность, 14 % - на энергетику, 8 % - на лесные пожары [2]. В России на долю автотранспорта приходится больше половины всех вредных выбросов в окружающую среду, которые в крупных городах - главный источник загрязнения атмосферы.
При оценке работы транспортной системы традиционно учитываются следующие критерии: безопасность дорожного движения, эффективность транспортного обслуживания и экологическая безопасность. Важность каждого из них неоспорима, но, учитывая долю заинтересованного населения, необходимо признать, что значимость экологического критерия выдвигает его на первое место. Действительно, если первые два критерия касаются в первую очередь участников автомобильных перевозок, пешеходов и их близких, то третий, экологический критерий, затрагивает интересы всего проживающего на данной территории населения от новорожденных до людей преклонного возраста, и даже следующих поколений, т.к. выбросы автомобильного транспорта изменяют состав воздуха, почвы и воды.
До настоящего времени изучение проблемы вредного воздействия автотранспорта на окружающую среду городов сводилось в основном к общим оценкам и формированию экологических требований к одиночным транспортным средствам. Однако совокупное энергоэкологическое воздействие автотранспортного комплекса (АТК) на окружающую среду зависит от многих причин, и в большей степени от характеристик улично-дорожной сети, организации дорожного движения и режимов движения самих автомобилей. Более того, способы управления дорожным движением и характеристики улично-дорожной сети (УДС) оказывают важное влияние на режимы движения автотранспортных средств, и, следовательно, на экологические характеристики автотранспортных потоков.
На перенос и рассеяние загрязнений воздуха в городских условиях большое влияние оказывают и неоднородности ландшафта (рельеф, температура поверхности, застройки). Степень влияния такова, что значения концентрации в зависимости от этих факторов могут меняться на порядки величины [3].
Пространственные поля загрязнений чрезвычайно изменчивы во времени. Если при исследовании сравнительно медленно протекающих процессов (например, загрязнения почвы) допустимо построение пространственного поля на основе разнообразных данных наблюдений с разнесением их во времени на сутки и даже месяцы, то при анализе явлений в воздушной среде требуются фактически синхронные измерения концентраций вредных примесей по всей исследуемой территории. Аналогичная проблема возникает при создании систем мониторинга воздушной среды. Размеры пятен загрязнения от выбросов автотранспорта колеблются от десятков до сотен метров, а среднее расстояние между постами наблюдения в большинстве случаев превышает несколько километров.
Данные о вредных выбросах с учетом метеорологических параметров позволяют установить уровень загрязнения и его источники, а также ранжировать территории региона по уровню опасности для здоровья человека и окружающей среды. Построение зон потенциального территориального риска позволяет выявлять зоны с наиболее неблагоприятной экологической ситуацией, что дает возможность выбора конкретного решения из набора альтернативных вариантов: инженерно-технических (внедрение новых технологий, систем управления и безопасности и т.п.), социально-экономических (выплата страховок гражданам, проживающим в условиях повышенного риска; предоставление другого местожительства), политико-экономических (вывод предприятий за пределы густонаселенных районов, построение новых дорожных сетей) и т. д.
Рассчитанные поля концентраций вредных примесей, различных по токсическому воздействию на здоровье населения, весьма многообразны, поэтому для их сопоставления и анализа целесообразно выявление интегрального поля, которое указывало бы на степень экологической напряженности и наиболее неблагоприятные территории, с тем, чтобы в дальнейшем устранить факторы, обусловливающие негативное влияние на человека.
Разработка данного направления имеет большое значение для экосистемы г. Конакри и Гвинеи в целом, которая характеризуется напряженной экологической ситуацией, связанной с бурным развитием автотранспортного комплекса, провоцирующим избыточное поступление токсичных веществ в атмосферу. Во всех административных районах города в воздушной среде отмечается повышенное содержание вредных примесей, а на оживленных магистралях, в зависимости от условий рассеивания, эти концентрации возрастают на порядки величин.
Мониторинг окружающей среды и построение полей концентраций токсичных веществ, позволят оценить содержание вредных примесей в воздушном бассейне г. Конакри, учесть наиболее существенные источники их поступления, оценить потенциальный риск здоровью населения. Учитывая сходство структуры и функционирования урбанизированных территорий, предлагаемый подход может быть использован для решения экологических проблем и других городов Гвинеи.
Таким образом, цель настоящего исследования, с учетом изложенного выше, представляют оценка загрязнения атмосферы г. Конакри выбросами автотранспорта и моделирование последствий реализации различных сценариев развития городского автомобильного комплекса, а также обоснование мер, направленных на снижение его негативного воздействия на окружающую среду.
Загрязнение водного бассейна
Деятельность автотранспортного комплекса сопровождается образованием большого количества жидких отходов. Наиболее распространенными являются отработанные нефтепродукты, технические жидкости, сточные воды моечных установок, отходы, образующиеся в результате технологических операций очистки деталей, электрохимической обработки материалов, малярных работ и т.п. Из них наиболее распространенными и экологически опасными являются отработанные нефтепродукты (бензины, дизельное топливо, нерегенерируемые масла, трансмиссионные и пластичные смазки и т.п.), органические растворители, технические жидкости (антифриз, электролит, тосол), осадки, скапливающиеся в отстойниках водоочистных установок, жидкие отходы лакокрасочных изделий.
Все ядовитые загрязняющие вещества от подвижных и стационарных источников по степени опасности делятся на 4 класса:
1. чрезвычайно опасные (тетраэтилсвинец, свинец, ртуть и др.);
2. высокоопасные (марганец, медь, серная кислота, хлор и др.);
3. умеренно опасные (органические растворители);
4. малоопасные (аммиак, бензин, керосин и др.).
Нефтепродукты при попадании со сточными водами в водоемы вызывают глубокие изменения в составе водных биоценозов. Это обусловлено
Российский химико-технологический университет, кафедра технологии защиты биосферы - Набе Ф.Б. «Исследование загрязнения воздушной среды города Конакри выбросами автотранспортного комплекса» их проникновением во все слои водоемов: водную поверхность, толщу воды, дно. Поэтому все водные организмы, где бы они ни обитали, испытывают на себе отрицательное воздействие нефтепродуктов. Водные растения, покрытые нефтяной пленкой, не пригодны для нереста рыб. Сама рыба в воде, содержащей нефтепродукты в количестве свыше 0,1 мг/л, приобретает запах нефти через 1-3 суток пребывания в ней. Поверхностная нефтяная пленка пропитывает перья птиц, садящихся или ныряющих в воду, они не могут взлететь и погибают.
Наиболее распространенными органическими растворителями, используемыми для лакокрасочных работ, являются бензол и ацетон. Ацетон (СНзСОСНз) представляет собой легкоиспаряющуюся бесцветную жидкость. Он мало токсичен и оказывает лишь местное раздражающее действие на кожу и слизистые оболочки. На санитарный режим водоемов, в которые происходит сброс, практически не оказывает воздействия. С точки зрения токсичности более опасен бензол (СбНб). Он легко всасывается кожей, оказывает острое местное раздражающее действие, и вызывает общетоксическое отравление организма. В водоемах, загрязненных бензолом, рыба приобретает неприятный запах при его концентрации 10 мг/л.
Отработанные электролиты аккумуляторных батарей, а также щелочи, поступающие с поверхностными стоками в водоемы, изменяют их кислотность и тем самым влияют на условия обитания водных организмов, состав и численность популяций. Так, щелочные воды при рН 9,5 представляют непосредственную опасность для рыб, при рН=8,6 9,5 проявляют угнетающее воздействие на живые организмы. Кислые воды, имеющие уровень кислотности 6,4- -5,0 опасны для рыб при одновременном наличии в водоеме солей железа.
В промышленных сточных водах транспортных предприятий часто содержатся свинец, мышьяк, кадмий, ртуть, соединения алюминия, бериллия, хрома и других цветных металлов. Высокотоксичные металлы, такие как Pb, Cd, Hg, Cr, Be, попадая в организм человека с питьевой водой, вызывают сильнейшее отравление. Молибден, галлий, германий менее опасны, но усиливают действие других загрязняющих веществ на организм. Растворимые соли алюминия - хлориды, сульфаты, нитраты, попадая с питьевой водой в
Российский химико-технологический университет, кафедра технологии защиты биосферы - 2004 Набе Ф.Б. «Исследование загрязнения воздушной среды города Конакри выбросами автотранспортного комплекса» живые организмы, оказывают ядовитое воздействие. Кроме того соединения AI задерживают процессы самоочищения водоемов. И, наконец, практически все металлы обладают кумулятивным действием - они не выводятся из организма, накапливаются в его тканях и приводят к постепенному его разрушению.
Другое отрицательное воздействие металлов в поверхностных стоках заключается в коррозионном действии на металлические канализационные трубы, что вызывает большой экономический ущерб.
В среднем на единицу подвижного состава образуется около 100 кг жидких отходов. Так, например, только в России в виде отходов ежегодно выбрасывается более 1 млрд. м3 производственных стоков, включая 3 тыс. т нефтепродуктов, свыше 30 тыс. т отработанных масел, сливаемых из картеров автотранспортных средств, а вместе с ними 70 тыс. т взвешенных частиц {18, 19].
Весьма часто объем сточных вод из-за отсутствия очистных сооружений на автотранспортных предприятиях сбрасывается в ливневую канализацию, а затем - в водоемы. Вместе со стоками в водный бассейн попадают соединения свинца, хлориды ( 500 тыс. т/год), используемые для борьбы с гололедом, асфальтовая пыль, а также продукты износа фрикционных накладок сцепления и тормозных колодок, выполненных на основе асбеста [19-24]. Последний является сильнейшим канцерогеном и является чрезвычайно опасными для человека.
Улично-дорожная сеть
Как отмечено в главе 2, город Конакри представляет собой вытянутый с северо-востока на юго-запад полуостров в форме вытянутого пика протяженностью 35 км и шириной 0,75-11 км, прогрессирующей по мере удаления от его острия, окаймленный с двух сторон Атлантическим океаном. Это обстоятельство наложило совершенно конкретный отпечаток на формирование в столице улично-дорожной сети.
Старая часть города, расположенная на полуострове Калум, имеет четко выраженную прямоугольную уличную сеть (см. рис. 21). Достоинствами прямоугольной схемы являются отсутствие центрального ядра и возможность равномерного распределения транспортных потоков по всей территории округа. Недостатки этой схемы - большое число сильно загруженных перекрестков, которые затрудняют организацию движения и увеличивают транспортные потери. Коэффициент непрямолинейности (отношение действительной длины пути между двумя точками к длине воздушной линии) такой планировки приближается к 1,5 [79, 80]. Это означает, что в этом районе городской транспорт для перевозки пассажиров и грузов совершает перепробеги на 40 -50 %. При одинаковых объемах перевозок интенсивность движения на улицах с подобной планировкой на 25 - 40 % выше, чем на улично-дорожной сети с радиально-кольцевой схемой [81, 82]. А, следовательно, это способствует
«Исследование загрязнения воздушной среды города Конакри выбросами автотранспортного комплекса» повышенному расходу топлива, увеличению загрязнения окружающей среды, повышению аварийности, перегрузке улиц движением и т.п.
Остальная часть г. Конакри не имеет четко выраженной схемы построения УДС. В некоторых его частях уличная сеть может быть охарактеризована как прямоугольно-диагональная либо свободная. В данном случае появляются диагональные и хордовые улицы, пробиваемые в существующей застройке по наиболее загруженным направлениям. Коэффициент непрямолинейности для таких схем составляет 1,2-1,3, что несколько снижает интенсивность движения. Однако такая планировка вызывает появление труднорегулируемых сложных пересечений.
Конакри разделен на две части железнодорожной магистралью, связывающей промышленные объекты, расположенные в глубине страны, с морским портом, через который осуществляются практически все грузовые экспортно-импортные перевозки. Пассажирское железнодорожное сообщение как в стране в целом, так и в Конакри существовало до 1983 года. В начале девяностых годов XX века в связи с приходом в упадок подвижного состава и отсутствием ремонтной базы пассажирское ж/д сообщение было приостановлено, и в настоящее время по железной дороге осуществляется транспортировка исключительно экспортируемых бокситов и глинозема. Все остальные перевозки в стране, включая пассажирские, реализуются автомобильным транспортом.
Основные перевозки в черте города происходят на магистральных улицах, которые, собственно говоря, и обусловливают тип улично-дорожной сети. В столице имеются три основные аксиальные автомобильные магистрали, практически параллельные друг другу, ведущие от центра (морского порта) Конакри вглубь страны: шоссе Нижер, автодорога Фиделя Кастро, и скоростная дорога Ле Пренс (см. рис. 22). Протяженность автодорог колеблется от 12 до 20 км. В районе 20 км все магистрали сливаются в однополосное шоссе, что значительно сдерживает движение транспортного потока особенно в утренние и вечерние часы пик, когда скорость автомашин не превышает 5 км/час. автотранспортного комплекса» Атлантический океан
Атлантический омеан Кроме названных магистралей в столице имеются две вспомогательные автодороги, параллельные названным и проходящие по северному и южному берегу полуострова - Северный и Южный Корниши.
Сеть мелких улиц пересекает эти магистрали и автодороги и образует соответствующие округа. Застройка кварталов округов осуществлена, как правило, густозаселенными одноэтажными строениями с редко встречающимися домами и вилами повышенной этажности.
В городе насчитывается 818 улиц. Общая протяженность улично-дорожной сети Конакри составляет 455 км. В результате застройки, перепланировки появляются новые улицы и ликвидируются старые, но Центральная часть города, в которой сосредоточены практически все правительственные, общественные и банковские учреждения, не изменяется. В ней расположено 79 улиц общей протяженность 49,9 км.
Название улиц в городе отсутствует; имеется их нумерация в пределах каждого округа. В дальнейшем планируется постепенное наименование улиц.
Пешеходными тротуарами оснащены только улицы в Центральной части города в округе Калум. На остальной территории УДС они отсутствуют, что вызывает частые конфликтные ситуации между автотранспортом и пешеходами.
class3 СТАНЦИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ НА БАЗЕ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
class3
Центр технического осмотра автомобилей
К этой категории СТОА относятся компании SETA GUINEE, представитель японского концерна Митсубиши (Mitsubishi); ЕВРОАФРИКА (EUROAFRIC), дилер французской фирмы Пежо (Peugeot) и японской Сузуки (Suzuki); GICA, представляющая французскую модель Рено (Renault) и SCF, представляющая интересы японской фирмы нисан (Nissan).
Все перечисленные автопредприятия занимаются в основном пред- и послепродажным сервисов автомобилей соответствующих марок. Они технически оснащены современным оборудованием для диагностики и ремонта автомашин и имеют высококвалифицированный технический персонал, прошедший обучение на фирмах.
По существующему положению дорожной полиции г. Конакри все автомобили должны проходить ежегодный технический осмотр, на основании которого автотранспортное средство получает сертификат годности и официальное государственное разрешение на эксплуатацию. Технический осмотр осуществляется в Центре технического осмотра автомобилей (CIVITA). Станция оснащена двумя смотровыми ямами и диагностическим оборудованием работы тормозной системы и электрооборудования автотранспортных средств. Экологический контроль на станции практически отсутствует, и автотранспорт, выходящий на магистрали, не проверяется на содержание вредных веществ в отработанных газах. W?:9 с - ; Таким образом, из перечисленных 15 столичных автопредприятий, занимающихся техническим обслуживанием и ремонтов автомобилей, только семь могут быть отнесены к категории станций, оснащенных достаточно современными техническими средствами и квалифицированными кадрами. Тем не менее, сточки зрения экологической безопасности ни одна из них не имеет практически ни одной природоохранной технологии, позволяющей утилизацию отработанных материалов. Практические все транспортные предприятия являются источниками интенсивного загрязнения водных ресурсов и атмосферы взвешенными частицами и нефтепродуктами, растворами кислот, Российский химико-технологический университет, кафедра технологии защиты биоссреры - остатками лакокрасочных материалов, органическими растворителями и другими токсичными соединениями. Вывоз и утилизация металлолома в виде отработанных агрегатов и фрагментов автомобилей не производится. Совокупность охарактеризованной информации, позволило таким образом создать электронную базу данных, которая содержит сведения о количественном и качественном составе улично-дорожной сети г. Конакри, о числе полос движения на УДС, о парке автотранспорта столицы, о структуре и потреблении жидких моторных топлив. Кроме того, проведены систематизация и анализ деятельности, технического и кадрового состояния основных автотранспортных предприятий, занимающихся техническим осмотром, обслуживанием и ремонтом автомобилей, а также автозаправочных комплексов и станций столицы. Полученные данные свидетельствуют о диспропорции между темпами автомобилизации мегаполиса, объемом дорожного строительства и ростом станций технического обслуживания автотранспортных средств, оснащенных современным диагностическим и ремонтным оборудованием. /"
