Транспорт (транспортно-дорожный комплекс)

Воздействие транспорта и транспортной инфраструктуры на окружающую среду сопровождается значительным загрязнением — это загрязнение атмосферного воздуха токсичными компонентами отработанных газов транспортных двигателей и выбросы в атмосферный воздух стационарных источников загрязнения, загрязнение водных объектов и образование производственных отходов, а также воздействие транспортного шума. На выбросы от транспортных и других передвижных средств, в том числе автомобильных, воздушных, водных, железнодорожных, тракторов и самоходных машин, приходится около половины выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных и передвижных источников, причем автомобильный транспорт дает примерно 70% выбросов от всех видов транспорта (около 40% общего количества антропогенного загрязнения атмосферы) (И. И. Мазур, О. И. Молдаванов, 2001). К сожалению, как отмечают авторы доклада «О состоянии и охране окружающей среды в РФ в 2015 году», в России оценки суммарных выбросов от всех передвижных источников проводятся на нерегулярной и неупорядоченной основе, поэтому общий объем поступления вредных веществ в воздух от двигателей передвижных источников — автомобильного, речного, морского, воздушного транспорта, дорожного хозяйства и др. — ныне можно оценить лишь весьма приблизительно в 1А—15 млн т/год. Точно можно оценить лишь выбросы от стационарных источников (табл. 108).

Таблица 108

Выбросы загрязняющих веществ от стационарных источников в отрасли «транспорт и связь» в 2015 г., тыс. т (по «0 состоянии…», 2015).

Несмотря на непрерывный рост числа автомобилей, предпринимаемые меры, позволили в последнее десятилетие удержать объем выбросов от автотранспорта на уровне 13—14 млн т (табл. 109).

Таблица 109

Динамика выбросов вредных веществ автотранспортными средствами в атмосферный воздух России, млн т (по данным Росприроднадзора «0 состоянии…», 2015).

Сжигание органического топлива в двигателях транспортных средств приводит к поступлению в воздух значительного количества диоксида углерода и вредных веществ — свинца, сажи, углеводородов, оксидов углерода, серы и азота. Особенно существенная доля ТДК по выбросам оксида углерода (¾ общероссийского объема) и углеводородов (¾ выбросов этих веществ в РФ).

Если говорить прежде всего об автотранспорте, то следует отметить, что при работе двигателя на этилированном бензине в выхлопах появляются оксиды азота, свинец и его соединения. Количество свинца в воздухе находится в прямой зависимости от интенсивности движения. При работе на серосодержащем топливе в выхлопах появляется также диоксид серы (S0₂). Как правило, содержание токсичных веществ в выхлопе бензиновых и дизельных двигателей превышает ПДК в десятки и сотни раз. При этом оксид углерода и оксиды азота поступают в атмосферный воздух только с выхлопными газами, а неполностью сгоревшие углеводороды — как с выхлопными газами (60%), так и из картера (20%), топливного бака и карбюратора (по 10%). Твердые примеси поступают с выхлопными газами (90%) и из картера (10%) (А. М. Владимиров и др., 1991). При этом автомобили особенно сильно загрязняют воздух при частых остановках (выброс может увеличиваться в 9 —10 раз), при работе на холостом ходу и при движении с малой скоростью.

В настоящее время в России создана вся необходимая база, обеспечивающая выпуск товарных бензинов, отвечающих по своим экологическим и эксплуатационным свойствам высоким европейским требованиям. В России стандарт Евро-5 действует на все ввозимые автомобили с 1 января 2016 г. (нормы по выбросам: СН до 0,05 г/км, СО до 0,8 г/км и NO_y до 0,06 г/км). Технический регламент также предусматривает выпуск в обращение автомобильных бензинов и дизельного топлива стандарта не ниже Евро-5 — с 1 июля 2016 г. (О состоянии…, 2015).

В Евросоюзе с октября 2008 г. Евро-5 обязателен для всех новых грузовых автомобилей, а для легковых автомобилей — с 1 сентября 2009 г. А в настоящее время в Евросоюзе окончательно завершился переход на стандарт Евро-6, который еще больше ограничивает содержание оксида азота и углеводородов в выхлопе дизельных двигателей, а также вводит ограничения по числу твердых частиц в выхлопе.

Реализация программы использования газомоторного топлива в России значительно затормозилась из-за экономической незаинтересованности автозаводов в их изготовлении, а автотранспортных предприятий — в их эксплуатации. Российский парк автомобилей, работающих на природном газе, оценивается примерно в 119 тыс. единиц, 6% которых принадлежит ПАО «Газпром».

Дизельные двигатели более экономичны и оксида углерода, оксидов азота и несгоревших углеводородов выбрасывают не больше, чем бензиновые, но выбрасывают гораздо больше дыма (несгоревшего углерода) с неприятным запахом, что в сочетании с шумом действует на здоровье человека сильнее по сравнению с бензиновыми двигателями (А. М. Владимиров, 1991). Оценка выбросов разных загрязняющих веществ от автотранспорта в целом и от различных автотранспортных средств — легковых, грузовых, автомобилей и автобусов приводятся на рис. 104 и в табл. 110.

Рис. 104. Выбросы автотранспорта (данные 1997 г.) (по С. А. Ушакову и др., 2001)

Таблица 7 7 О

Характеристика выбросов автотранспорта (по «О состоянии…», 2015).

На долю оксида углерода в 2015 г. пришлось 77,5% выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта, на долю диоксида серы — 0,6% выбросов. Доля летучих органических соединений (ЛОС) в выбросах от автомобилей — 10,9%, доля оксидов азота в выбросах — 10,7%, а доля твердых веществ в выбросах автотранспорта составляла всего 0,188%. Но по последним данным ВОЗ дисперсные частицы сажи, особенно размером менее 2,5 мкм (РМ2,5), очень опасны для здоровья. Использование газомоторного топлива позволяет добиться полного отсутствия в отработавших газах автомобилей содержания частиц размером менее 2,5 мм, что является важнейшим аргументом в пользу использования газомоторного топлива. Жаль, но использование экологичных видов топлива не спасает от выбросов оксида углерода (принципиально могут помочь только использование электромобилей и велосипедов), поэтому объем выбросов оксида углерода от автотранспорта за последние 10 лет удалось снизить всего на 8,2% (при общем сокращении выбросов от автотранспорта на 15,3%) (О состоянии…, 2015).

По данным Росприроднадзора по выбросам от автотранспорта лидирует Центральный федеральный округ, на чью долю приходится более четверти всех выбросов от автотранспорта страны (26,2%). На втором месте Приволжский федеральный округ — его доля более 20% всех выбросов от автотранспорта страны, на третьем — Сибирский — 12,85%, на четвертом — Южный — 10,27%, на пятом — Северо-Западный — 9,7%. Среди субъектов Российской Федерации по объемам выбросов от автотранспорта лидирует г. Москва, чей вклад — 6,65% от общего выброса автотранспорта РФ, а автомобильный парк составляет 4,7 млн машин. Общий выброс автотранспорта России в 2015 г. оценивался в 13 818,6 тыс. т. Наиболее полные данные о выбросах автотранспорта по городам России был представлен в бюллетене Росстата «Основные показатели охраны окружающей среды» 2013 г. — по 181 городу, а, например, в бюллетене 2017 г. — всего по 34 городам. Но и данные 2013 г. (а по Москве и Санкт-Петербургу — 2017 г.) весьма показательны: в Москве, занимающей второе место среди городов РФ после Норильска по объему выбросов — 1042,1 тыс. т, на долю автотранспорта приходится 94% выбросов, в Санкт-Петербурге (530 тыс. т,.

3 место) — 85,2%, Екатеринбурге (203,5 тыс. т, 14 место) — 83,9%. Но в крупных промышленных центрах, особенно металлургических, преобладает доля выбросов из стационарных источников: Норильск — 1959,5 тыс. т, 1 место по выбросам в России, доля стационарных источников — 99,5%, Череповец (364,5 тыс. т, 4 место) — 95%, Асбест (330,4 тыс. т, 5 место) — 98,6%, Липецк (322,9 тыс. т, 6 место) — 91,3%.

Авторы доклада «О состоянии и охране окружающей среды в РФ в 2015 году» отмечают следующие ключевые факторы:

• 1) в последние два десятилетия происходит непрерывный рост уровня автомобилизации населения и по прогнозам рост продолжится, а уровень автомобилизации достигнет в 2025 г. 450 автотранспортных средств на 1000 чел. населения;
• 2) одновременно происходит интенсивное обновление автопарка автомобилями более высоких экологических классов (примерно на 2—3% в год и выше в крупных мегаполисах);
• 3) общественный транспорт (74% перевозок) перегружен в крупных мегаполисах и для снижения роста доли личного транспорта в структуре пассажирских перевозок необходимо активное развитие общественного транспорта;
• 4) уровень загрязнения атмосферного воздуха у крупных автотрасс в 2015 г. выше, чем на других территориях городов, и это необходимо учитывать;
• 5) с точки зрения воздействия на природу приоритетными являются выбросы кислотных прекурсоров, тяжелых металлов, нефтепродуктов, а с точки зрения воздействия на здоровье приоритетными являются выбросы диоксида азота, дисперсных частиц (сажи, «черного углерода»), бенз (а) пирена;
• 7) недооцененным фактором воздействия автотранспорта в настоящее время являются выбросы мелкодисперсных частиц в результате истирания дорожных покрытий, износа шин и деталей автомобилей;
• 8) эффект при переходе с моторных топлив 3 класса на 4 — снижение выбросов диоксида серы на 79%, бенз (а) пирена — на 22,7%, твердых веществ — на13,5%, оксидов азота и оксида углерода — по 4%, однако резервов снижения выбросов благодаря улучшению качества моторных топлив практически не осталось;
• 9) основные усилия Правительства РФ должны быть направлены на обновление автопарка и улучшение условий дорожного движения, включая улучшение работы общественного транспорта в целях минимизации пользования личным транспортом.

Основной выброс в атмосферный воздух загрязняющих веществ двигателями самолетов (почти 50%) происходит в районе аэропортов, где отмечается повышенное загрязнение как атмосферного воздуха, так и почв. По полученным оценкам, около 42% общего расхода топлива тратится на выруливание самолета к взлетно-посадочной полосе и заруливание с нее после посадки. Поэтому геохимики особо выделяют такие транспортные ландшафты, как автозаправочные станции, аэропорты и аэродромы: в пределах первых отмечается резкий привнос таких загрязнителей, как углеводороды и свинец, а вторые отличаются своеобразным загрязнением, связанным со сгоранием топлива и износом различных механизмов (В. А. Алексеенко, 2000). К сожалению, отечественные авиадвигатели (за исключением Д-36 у ЯК-42) не имеют сертификата, подтверждающего соответствие стандарту по выбросу загрязняющих веществ. Не оправдались опасения некоторых специалистов о губительном влиянии сверхзвуковых самолетов на содержание озона в атмосфере: современный уровень интенсивности их полетов и средняя высота полетов (около 16 км) обусловливают снижение содержания 0₃ лишь на 0,6%. Только при значительном увеличении количества сверхзвуковых самолетов (не менее 200) и высоте полета более 20 км возможно падение содержания озона на 15—17% (А. М. Владимиров и др., 1991).

На железных дорогах основное загрязнение атмосферного воздуха дают магистральные и маневровые тепловозы (до 77% выбросов ж/д транспорта), благодаря чему вблизи железнодорожных станций, локомотивных депо отмечается значительное превышение концентраций загрязняющих веществ в атмосфере. Общий объем выбросов загрязняющих веществ от тепловозов в РФ составляет около 1,7% суммарного выброса от передвижных источников загрязнения (В. Я. Бершадский, 2007). Выбросы тепловозов за последние десять лет сократились на 30%. Также существуют программы развития «зеленых тепловозов» — газовых локомотивов — газотурбовозов. Экологической стратегией ОАО «РЖД» поставлена задача к 2030 г. заместить природным газом до 30% расходуемого автономными локомотивами дизельного топлива.

В США основной вклад в загрязнение атмосферы вносят автомобили, работающие на бензине (75%), затем самолеты (5%), потом автомобили с дизельными двигателями (4%), трактора и другие сельскохозяйственные машины (4%), железнодорожный и водный транспорт (2%) (А. М. Владимиров и др., 1991).

Вклад транспортно-дорожного комплекса в загрязнение водных объектов России незначителен. Наиболее массовые и характерные загрязняющие вещества — взвешенные вещества и нефтепродукты. Основным источником загрязнения при эксплуатации флота становятся накопления на пассажирских и грузовых судах хозяйственно-бытовых и нефтесодержащих вод. Неконтролируемые сбросы с судов в водоемы могут привести к существенному ухудшению экологического состояния внутренних водоемов России, и так имеющих высокий уровень фоновых загрязнений (например, реки Дон, Волга, Белая, Ладога). Структура сброса сточных вод приводится в табл. 111. Доля морского транспорта в загрязнении морей России достигает 30%.

Таблица 7 7 7.

Характеристика стоков транспортных хозяйств (по И. И. Мазуру, 0. И. Молдаванову, В. Н. Шишову, 1996).

Но помимо взвешенных веществ и нефтепродуктов поверхностный сток с автомобильных дорог содержит хлориды, используемые для борьбы с гололедом в зимний период, чей среднегодовой сброс со стоками и снегом за пределы дорог составляет около полумиллиона тонн (И. И. Мазур, О. И. Молдаванова, В. Н. Шишов, 1996).

Автомобильный транспорт — основной источник шума в городах: он вместе с железнодорожными линиями создает до 50% всех зон акустического дискомфорта городов. Как отмечают И. И. Мазур, О. И. Молдаванов и В. Н. Шишов (1996), в настоящее время уровень шума на городских улицах составляет 65—85 дБ, а наиболее характерен уровень в 70—75 дБ (при норме менее 70 дБ), что создает дискомфортные условия проживания в среднем для 30% городского населения страны, вызывая функциональные изменения слуха, нервной и сердечно-сосудистой систем. Например, в Москве до 70% территории подвержены сверхнормативному шуму от различных источников, а численность населения России, наиболее подверженного воздействию физических факторов, составляет 52,8 млн человек (в 2015 г.). Проблема шума занимает первое место среди обращений жителей по состоянию окружающей среды — 57% жалоб, еще 6% жалоб приходится на вибрацию от транспорта (О состоянии…, 2015).

Большой вклад в общий шум транспортных потоков вносит автотранспорт с неисправной или измененной системой шумоглушения: удельный вес транспортных средств, не соответствующих санитарно-эпидемиологическим требованиям по шуму, по данным Роспотребнадзора, в 2015 г. составил 19,29%. Из-за достижения пропускной способности улично-дорожной сети уровни шума в крупных городах в дневные часы стабилизировались, но растет доля ночного времени с повышенными уровнями шума. В зоне превышения уровня шума в 55 дБА в дневное время проживает порядка 37% населения Москвы. Но, для сравнения, в зоне превышения уровня звука 55 дБА от автотранспорта в Лондоне проживает около 39% населения, в Барселоне — 92%, в Вене — 80,5% (О состоянии…, 2015). Возможность размещения шумозащитных экранов в городах ограничена требованиями сохранения историко-архитектурного облика, визуальной привлекательности городских ландшафтов, отсутствием достаточного количества свободных площадей, а шумозащитная эффективность остекления снижается при проветривании помещения.

В связи с большим количеством чартерных рейсов в ночное время весьма актуальной стала проблема сверхнормативного шумового воздействия аэропортов. Только расчетная санитарно-защитная зона аэропорта Внуково, расположенного в пределах Москвы, составляет 54 км². До 15% площади присоединенных территорий попадает в зону санитарного разрыва по фактору шумового воздействия аэропорта только в дневное время суток, не говоря уже о ночном (О состоянии…, 2015). Отсутствуют требования к возможности застройки приаэродромных территорий по фактору шумового воздействия, что приводило в прошлом к застройке этих территорий.

Важна также проблема защиты железнодорожных путей от лавин, оползней, осыпей и обвалов, а также от снежных и песчаных заносов, пыльных бурь. Для решения ее, в частности, вдоль железнодорожных линий делают лесопосадки, которые защищают их на протяжении 25,4 тыс. км. Вдоль дорог геохимики выделяют зоны отчуждения как самостоятельные ландшафты, которые могут относиться и к природным (например, степи), и к техногенным (огороды), испытывающим постоянную и своеобразную антропогенную нагрузку.

В целом техногенные дорожные ландшафты, по мнению В. А. Алексеенко (2000), объединяют дороги и сопровождающие их дренажные системы, при этом дороги не имеют никаких природных аналогов и резко отличаются от пересекаемых ими природных и техногенных ландшафтов по набору химических элементов (соединений) и формам их нахождения, по морфологическим особенностям и особенностям геохимической связи с соседними ландшафтами, а также по миграции элементов в пределах самого ландшафта.

Ландшафты же автомобильных (752 тыс. км только с твердым покрытием) и железных дорог (86 тыс. км) отличаются друг от друга по «экранирующему воздействию», т. е. способности препятствовать миграции (обмену элементами) между двумя частями ландшафтов, разделяемых дорогой, и по набору элементов, «поставляемых» ими в соседние ландшафты. При дальнейшем делении дорожных ландшафтов с позиций геохимии целесообразно учитывать тип покрытия дорог и интенсивность движения транспорта, так как именно эти параметры определяют геохимическую специфику и самих дорог и их воздействие на соседние ландшафты (рис. 105). В некоторых случаях (например, в заповедниках, в части горных ландшафтов) к рассматриваемой группе ландшафтов относят тропы, которые разделяются на пешеходные (обычно туристические) и тропы для перевозки грузов вьюками (хозяйственные). Но при экологических исследованиях основное внимание уделяется не тропам, а их влиянию на окружающие ландшафты. И в практике геохимии ландшафта в целом основное внимание пока уделяется не самим дорожным ландшафтам, а их влиянию на соседние ландшафты (В. А. Алексеенко, 2000).

Рис. 105. Схема геохимической классификации дорожных ландшафтов (по В. А. Алексеенко, 2000)

Отдельно следует рассматривать и такие САВ, как линии электропередач (ЛЭП), оказывающие вредное воздействие за счет электромагнитных полей (ЭМП) даже малой интенсивности. Исследования скандинавских и американских экологов выявили увеличение в 2 раза количества опухолей и лейкозов у населения, проживающего поблизости (до 150—800 м) ЛЭП, подстанций и трансформаторов; при увеличении напряжения (ЛЭП-400, ЛЭП-735) риск заболевания возрастает в 24 раза. Поэтому вдоль трассы ЛЭП создаются санитарно-защитные зоны, размер которых зависит от вида источника излучения и напряжения.

При напряжении ЛЭП в 20 кВ ширина санитарно-защитной зоны составляет 10 м, при напряжении в 120 кВ — в 2 раза больше, 400 кВ — в 4 раза больше, а при напряжении в 735 кВ достигает 50 м.

На городских жителей воздействуют не только электромагнитные поля промышленной частоты — 50 Гц (электрощитовые и трансформаторные подстанции, линии электропередач, электроустановки переменного тока, электрои сварочное оборудование, высоковольтное оборудование промышленного, научного и медицинского назначения, физиотерапевтические аппараты), но и электромагнитные поля радиочастотного диапазона частотой от 10 кГц до 300 ГГц (неэкранированные блоки генерирующих установок, антенно-фидерные системы радиолокационных станции, радиои телерадиостанции, в т. ч. систем подвижной радиосвязи, физиотерапевтические аппараты и пр.). Массовое внедрение подвижной сотовой связи вызвало коренное изменение условий контакта населения с источниками электромагнитного поля (ЭМП). Условия облучения населения ЭМП сотовой связи являются качественно новым для человека физическим фактором воздействия, не имеющим аналогов в природной среде. Круглосуточное воздействие облучения ЭМП радиочастотного диапазона низкой интенсивности на население (низкой интенсивности и имеющих сложную модуляцию) в настоящее время изучено мало (О состоянии…, 2015). Но, по результатам инструментальных исследований ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в городе Москве» электромагнитное излучение от базовых станций сотовой связи превышает допустимые уровни лишь в 3% случаев из-за того, что мощность передатчиков базовых станций относительно мала.

Повышенный риск вызывают и домашние источники ЭМП, регулярное использование которых влечет рост количества лейкозов. Относительно безопасной можно считать значение индукции магнитного поля в 0,1 мкТл: под ЛЭП-200 индукция составляет 0,2 мкТл, но и нахождение там обслуживающего персонала ограничено часами и даже минутами (от 3 ч до 10 мин в сутки) в зависимости от напряженности электрического поля. В табл. 112 приводятся характеристики ЭМП домашних источников и относительно безопасное расстояние (где уровень ЭМП ниже 0,2 мкТл) возможного нахождения людей. Исследования Центра электромагнитной безопасности показали, что и внутри квартиры вполне достаточно источников, превышающих предел безопасности в 0,2 мкТл (И. И. Мазур, О. И. Молдаванов, 2001).

Таблица 112

Домашние источники электромагнитного поля (по И. И. Мазуру и 0. И. Молдаванову, 2001).

Особую проблему составляет обеспечение экологической безопасности при перевозке по железным дорогам опасных грузов, которые могут составлять до 18—20% от всей величины грузооборота. Аварийные происшествия и ситуации приводят не только к экономическим потерям железной дороги, но и наносят ущерб окружающей среде и вред здоровью людей: достаточно вспомнить перечень техногенных аварий.