Введение к работе
Актуальность темы. Одним из постоянно растущих источников негативного воздействия на городскую среду является автотранспорт. В отличие от промышленных объектов, автомобильный транспорт является подвижным источником токсичных выбросов в приземный слой атмосферного воздуха, что представляет реальную угрозу здоровью человека и среде обитания. Вклад автотранспорта в эмиссию загрязняющих веществ на территории крупных городов, как правило, превышает 70%, а в городе Воронеже доля автотранспорта в общем загрязнении атмосферы составляет свыше 85 % и продолжает нарастать. Автомобильный транспорт является линейным дискретно-подвижным источником токсичных выбросов, что представляет угрозу здоровью человека и окружающей среде. Это определяет актуальность исследований по изучению загрязненности приземного слоя воздуха приоритетными загрязнителями от выбросов автотранспорта и факторов, влияющих на изменение концентрации в воздушном бассейне города.
Теоретические подходы к изучению данной проблемы обоснованы во многих трудах отечественных и зарубежных ученых по урбоэкологии, транспортной экологии, мониторингу окружающей среды и ряде нормативных документов (Э.Ю. Безуглая, 1986,1991; М.Е. Берлянд, 1985,2001; Г.М. Илькун, 1971,1978; И.Е. Евгеньев, 1997; П.П. Дикун, 1959; Р. Диамант, 1979; Ю. Якубовский, 1979; В. Штраус, С.Д. Мейнуорринг, 1989 и др.). Практическая направленность этих исследований в последние годы подкреплена рядом научных, научно-методических изданий, а также нормативных документов по контролю состояния атмосферы и оценке риска для здоровья населения, связанного с загрязнением воздушного бассейна (С.Л. Авалиани 1997,2001; К.С. Буштуе-ва, 1976,1985; Ю.В. Трофименко, В.Н. Луканин с соавт., 1993,1998,2006; С.А. Куролап с соавт., 2006,2010; Г.Г. Онищенко с соавт., 2000,2005).
Эти проблемы актуальны для многих городов Центральной России, в том числе и г. Воронежа - крупного автотранспортного центра Черноземья. Город Воронеж имеет разветвленную дорожно-транспортную сеть, многочисленные дискретно-подвижные источники токсичных выбросов, сложную схему дорожно-транспортной сети, что служит условием формирования сильно загрязненного воздуха для дыхания и появления некоторых экологически обусловленных заболеваний у населения. Город типичен для урбанизированных центров Европейской части страны, что позволяет на его примере изучать степень загрязнения воздушной среды от автотранспорта в приземном слое атмосферы, участвующей в процессе дыхания, а также определить факторы, способствующие изменению концентраций в воздухе.
На территории города Воронежа ранее выполнен ряд обзорных аналитических исследований по оценке качества городской среды и изучению содержания химических загрязнителей в природных средах, а также их воздействию на состояние здоровья населения (Х.А. Джувеликян, 1996; С.А. Куролап, Н.П. Мамчик, О.В. Клепиков с соавт., 2002,2006,2010; О.П. Негробов, Д.М. Жуков,
Н.В. Фирсова, 2000; А.В. Назаренко, С.А. Дьяков, 2003; А.Б. Власов, 2004,2005; М.И. Чубирко с соавт., 2004,2009), которые показывают актуальность данных проблем в Воронежском регионе. В то же время не проводилось детального и комплексного геоэкологического исследования степени загрязненности воздушного бассейна в приземном слое атмосферы от автотранспорта на территории города Воронежа и других промышленно развитых городов Черноземья с исследованием широкого круга факторов: естественных и техногенных, влияющих на уровень загрязнения воздушного бассейна, а механизмы формирования высокого загрязнения и последствия его влияния на население остаются не вполне ясными, что и определяет актуальность данных исследований.
Целью настоящей работы является исследование закономерностей загрязнения воздушного бассейна и оценка экологического риска для населения, связанного с выбросами автотранспорта промышленно развитых городов. Данные исследования составляют основу для проектирования оптимальной дорожно-транспортной сети крупных городов Центрального Черноземья с учетом обеспечения эколого-экономической эффективности и экологической безопасности для населения (на примере Воронежа, Липецка, Белгорода). В качестве базового (модельного) города выбран Воронеж.
Для достижения цели поставлены и решены следующие задачи.
Сформированы базы данных и определен качественный и количественный состав приоритетных загрязняющих веществ в выбросах от автотранспорта на различных дорожно-транспортных сетях городов.
Исследованы природные и техногенные факторы, формирующие качество атмосферы придорожной полосы (оценка дорожных, инженерно-экологических и микроклиматических факторов на примере базового объекта исследования - г.Воронежа).
Обоснована роль транспортных факторов в формировании качества окружающей среды в городах.
Проведена оценка факторов экологической безопасности атмосферного воздуха и эффективности мер по снижению выбросов в атмосферный воздух от транспортного комплекса крупных городов Центрального Черноземья.
Осуществлена оценка экологического риска для населения, связанного с транспортным комплексом, и разработаны рекомендации по снижению экологического риска.
Предложена оптимальная схема дорожно-транспортной сети промышленных городов Центрального Черноземья, способствующая минимальному воздействию сложившегося транспортного комплекса на воздушный бассейн городской среды.
Объект исследования - состояние воздушного бассейна (приземный слой) над улично-дорожной сетью и в прилегающей зоне крупных промышленно развитых городов. В качестве предмета исследования выступает изучение факторов загрязненности воздушного бассейна и анализ причинно-следственных связей в системе «уровень загрязнения - факторы, способствующие рассеиванию» в условиях интенсивной транспортной нагрузки на воз-
душный бассейн городов.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
дана детальная оценка качественных и количественных характеристик приоритетных загрязняющих веществ, присутствующих в выбросах от автотранспорта городов;
обоснованы типы динамики загрязнения атмосферы в зависимости от характера дорожно-транспортной сети и зоны удаления от дороги;
- выявлены факторы, влияющие на условия рассеивания загрязняющих
веществ в транспортных зонах крупных городов;
рассчитаны уровни загрязнения приземного слоя атмосферы, связанные с функционированием автотранспортных систем городов (уровень загрязнения атмосферы по приоритетным загрязняющим веществам);
обоснованы перспективные оптимальные дорожно-транспортные схемы г.Воронежа, г.Липецка и г.Белгорода, способствующие минимальному воздействию сложившегося транспортного комплекса на воздушный бассейн городской среды (комплекс природоохранных мероприятий).
Предложенные методы и методологические подходы к оценке уровня загрязненности воздушного бассейна городской среды, связанного с функционированием автотранспортного комплекса, позволяют продвинуться в теоретическом изучении закономерностей формирования качества воздушного бассейна промышленно развитых городов и разработать комплекс практических мероприятий по снижению экологического риска от загрязнения атмосферы.
Практическая значимость работы определяется возможностью применения полученных результатов природоохранными службами и проектными организациями Центрального Черноземья при проведении мероприятий по совершенствованию системы мониторинга воздушного бассейна и уменьшению негативного воздействия автотранспорта на городскую среду. Разработанные подходы к совершенствованию дорожно-транспортной сети города, кроме того, могут быть использованы природоохранными ведомствами при изучении условий и факторов формирования зон экологического риска для населения других промышленно развитых городов, в том числе в перспективном градостроении.
Эффективность исследований подтверждена актами внедрения результатов исследований в практическую деятельность региональных административных и природоохранных ведомств (Департамент дорожного хозяйства и благоустройства Администрации городского округа город Воронеж, Центр гигиены и эпидемиологии в Воронежской области). Результаты исследований используются в учебном процессе Воронежского государственного университета в преподавании курса «Экологическое проектирование и экспертиза» для студентов специальностей «геоэкология» и «природопользование».
Достоверность результатов исследований обеспечена использованием большого объема репрезентативных данных, отобранных в соответствии с действующими государственными и отраслевыми стандартами, применением современных статистических методов обработки и анализа исходного материала, обстоятельной аргументацией принятых допущений и ограничений при разра-
ботке методики оценки уровня загрязнения воздушного бассейна городской среды от автотранспорта; а также согласованностью с результатами, полученными в натурных исследованиях, и генеральными планами городов с целью уменьшения негативного воздействия автотранспорта на городскую среду.
Апробация работы. Результаты исследования доложены на международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы обеспечения безопасности в чрезвычайных ситуациях при техногенных катастрофах» (Воронеж, 2006); на 2-ой международной научной конференции «Геоэкологические проблемы современности» (Владимир - Москва, 2008); на V международной научно-практической конференции «Экологические проблемы. Взгляд в будущее» (Ростов-на-Дону, 2008); на Всероссийской научно-практической конференции «Региональная безопасность: проблемы обеспечения, модели, технологии, перспективы» (Волгоград, 2008); на научной конференции студентов, аспирантов и преподавателей «Использование и охрана водных ресурсов Центрально-Черноземного региона России» (Воронеж, 2009); на III юбилейной международной научно-практической конференции «Экология регионов» (Владимир, 2010); на всероссийской научно-практической конференции «Научные проблемы использования и охраны природных ресурсов» (Самара, 2011); на второй международной научной практической конференции «Экологическая геология: теория, практика и региональные проблемы» (Воронеж, 2011).
Публикации результатов исследования. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе 6 работ - в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Положения, выносимые на защиту.
Закономерности формирования загрязнения воздушного бассейна при воздействии автотранспортного комплекса промышленно развитых городов Центрального Черноземья (на примере Воронежа, Белгорода, Липецка).
Оценка роли факторов самоочищения воздушного бассейна от выбросов загрязняющих веществ при функционировании объектов автотранспортного комплекса.
Результаты оценки экологического риска для населения, связанного с функционированием автотранспортного комплекса промышленно развитых городов.
Геоэкологическое обоснование проектирования оптимальной дорожно-транспортной сети для снижения экологического риска в условиях городской среды обитания.
Структура и объём работы. Диссертация изложена на 215 страницах машинописного текста и состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографического указателя, включающего 172 источника, в том числе 16 источников иностранной литературы. Диссертация в основном тексте иллюстрирована 43 таблицами и 39 рисунками.
Автор выражает искреннюю благодарность за методическую помощь в сборе и обработке фактического материала при выполнении работы к.г.н., доценту Л.М. Акимову и к.э.н., доценту М.А. Карповичу.
