ВВЕДЕНИЕ В настоящее время, несмотря на ... техники, применяемые технологии еще далеки ...

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время, несмотря на поразительные достижения науки и
техники, применяемые технологии еще далеки от «безотходных» природных
процессов, в которых вещество и энергия лишь переходят из одной формы в
другую и каждая из них находит свое место в экологических системах.
Энергетика, промышленность, транспорт создают огромное количество
выбросов и вещественных отходов. Повсеместно стало ощущаться их
губительное воздействие на здоровье людей, растения, животных.
Во все времена и у всех народов транспорт играл важную роль. На
современном этапе значение его неизмеримо возрасло. Сегодня существование
любого государства немыслимо без мощного транспорта. Поэтому под
воздействием развивающейся экономики, роста населения и ряда других
обьективных факторов транспорт как отрасль народного хозяйства должен
непрерывно расти и совершенствоваться.
Современный транспорт он представляет собой сложный комплекс
стационарных устройств и подвижного состава и является не только средством
транспортировки, но и составной частью окружающей среды.
За последние десятилетия человечество окончательно убедилось, что
первым виновником загрязнения атмосферного воздуха - одного из основных
источников жизни на нашей планете, является детище научно-технического
прогресса - автомобиль. Автомобиль, поглощая столь необходимый для
протекания жизни кислород, вместе с тем интенсивно загрязняет воздушную
среду токсичными компонентами, наносящими ощутимый вред всему живому и
неживому. Но история человеческого общества неотделима от истории
развития транспорта. Если под словом «транспорт» понимать прежде всего
процесс перемещения материальных масс и людей в пространстве, то можно
утверждать, что после пищи, одежды и желища для физического
существования человека необходим транспорт.
Строительство дорог, функционирование транспортных предприятий,
эксплуатация транспортных средств неизбежно связано с возникновением
экологических проблем.
Транспортные средства являются источником повышенной опасности для
здоровья и жизни людей из-за возможного вовлечения в дорожно-транспортные
происшествия (ДТП), загрязнения окружающей среды вредными выбросами,
транспортного дискомфорта, потребления природных ресурсов, но вместе с тем
несут положительные социально-экономические эффекты.
Транспорт, в значительной степени, влияет на состояние окружающей
среды. При плохой организации транспорт может оказать вредное воздействие
на многие ценные природные ресурсы и ландшафты, создать помехи во
взаимодействии компонентов окружающей среды.
Экологическая напряженность, вызванная деятельностью транспортнодорожного комплекса, продолжает повышаться во всем мире. Такая ситуация
обусловлена, в частности, недостаточным вниманием к экологическим
1
аспектам проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог
и производственных предприятий транспорта и дорожного хозяйства.
В Казахстане на загрязнения атмосферы оказывают воздействие
промышленные предприятия, а в крупных городах, в частности в Алматы,
существенную роль играет автомобильный транспорт. Доля автомобильного
транспорта в загрязнении атмосферы достигает 60-80 % .
Загрязнение придорожной территории отработавшими газами, шумом,
пылевидными частицами, аэрозолями, содержащими различные токсичные
вещества, выживает наиболее острый, опасный для человека вид
экологического воздействия, который влияет на его здоровье. Поэтому в
составе общей проблемы экологической безопасности дорожно-транспортного
комплекса сокращение транспортного загрязнения обоснованно занимает
первое место.
Дальнейший рост урбанизации и катастрофическое увеличение
транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания порождают
опасность значительного загрязнения воздушного бассейна, в первую очередь
густонаселенных районов.
Человеческому обществу присуща способность к развитию. Остановить
технический прогресс невозможно. Задача заключается в том, чтобы сделать
это развитие устойчивым, устранить угрозу катастрофического экологического
кризиса. Стремление к безоглядному «росту» пора заменить целью «развитие», вкладывая в это переход от количества к качеству.
Актуальность избранной для дипломного проекта темы, заключается в
том, что уменьшение вредного воздействия автотранспортного комплекса на
окружающую среду является одной из важнейших проблем, стоящих перед
человечеством. Так как, загрязнение атмосферы оказывает вредное воздействие
на здоровье человека и окружающую среду.
Целью дипломного проекта является полномерное исследование влияния
автомобильного транспорта на состояние окружающей среды и здоровье
человека, поиск путей решения проблем возникших перед человечеством в
связи с использованием автомобилей.
Задачами дипломного проекта являются раскрытие механизма
воздействия продуктов деятельности автомобильного транспорта на
окружающую среду, и путем реализации природоохранных мероприятии
уменьшить эти вредные воздействия к минимальным показателям.
2
1 Состояние воздушной среды г. Алматы
Алматы – крупнейший город Казахстана. Город расположен у подножия
северного склона Заилийского Алатау, одного из острогов горной системы
Тянь-Шань, в долинах рек Большая (Улкен) и Малая (Киши) Алматинки.
Алматы – один из немногих городов на планете, имеющих необычное высотное
расположение: северная точка Алматы имеет отметку 670 м над уровнем моря,
а южная отметка города 970 м.
Климат города континентальный, с сухим и продолжительным летом,
неустойчивой зимой, с большими перепадами суточных температур в течение
года, со значительным количеством атмосферных осадков, обусловленных
близостью гор, и характеризуется следующими данными:
- годовое количество атмосферных осадков составляет в среднем 629 мм,
которое приходится в основном на осенне-зимний период;
- средняя температура в летнее время составляет – плюс 20,6 °С при
максимальной – плюс 42 °С; в зимнее время средняя температура – минус 5,6 °С
при максимальной – минус 38 °С.
Общая площадь, занимаемая городом, составляет 682 км². Город разделен
на 8 административных районов: Алмалинский, Ауэзовский, Бостандыкский,
Жетысуйский, Медеуский, Турксибский, Алатауский, Карасайский. Город
изначально был рассчитан проектировщиками на 400 тысяч жителей, однако в
настоящий момент только официально зарегистрированное население города
составляет 1 552 349 человек на 1 февраля 2015 года.
Состояние воздушного бассейна является важнейшим показателем
экологической обстановки в городе. За последние годы воздушная среда
Алматы загрязнилась настолько, что в безветренные дни буквально, дышать
нечем. Это - факт.
На неблагополучную обстановку с медленным и трудным обновлением и
очищением воздушной массы Алматы уделялось внимание и в советское время.
Но тогда количество автомашин было намного меньше, чем сейчас. И то
предписывалось, чтобы грузовые автомобили по центру города не ездили,
чтобы приоритет отдавался электротранспорту, и чтобы постоянно увеличилось
количество трамвайных и троллейбусных маршрутов. Высотные дома
предписывалось строить так, чтобы они не препятствовали прохождению
свежего воздушного потока с гор и так далее. Сейчас, к большому сожалению,
на все эти жизненно важные предписания и нужные меры власти смотрят
сквозь пальцы.
Алматы характеризуется довольно сложной экологической ситуацией изза своего расположения в предгорной котловине. Город расположен во впадине,
где часто наблюдается безветрие, туманы и приземные инверсии, которые
затрудняют рассеивание примесей в пространстве. Кроме того, непродуманная
застройка города препятствует естественному движению воздушных потоков в
горизонтальном направлении.
Атмосферный воздух города насыщен оксидом углерода, диоксидом
3
азота и формальдегидом, средняя концентрация этих химических элементов в
несколько
раз
превышает
предельно
допустимую
концентрацию,
установленную санитарными нормами. В последние годы состояние воздушной
среды Алматы еще больше ухудшилось и остается стабильно кризисным из-за
роста числа источников загрязнения, особенно парка автомашин,
незапланированного строительства высотных зданий, задерживающих
воздушный поток вдоль рек и меридиональных улиц ну и, конечно же,
нарастающая численность городского населения и сокращение площадей
зеленых насаждений.
На рисунке 1 можно увидеть насколько загрязнен наш город по
сравнению с другими городами Казахстана [1].
НП, %
120
100
80
60
40
20
0
Рисунок 1 - Значение наибольшой повторяемости (НП) загрязнения
атмосферы в населенных пунктах РК за январь 2015 года по данным
Казгидромет
Зимой, в период отопительного сезона, в воздушном пространстве города
проявляется задерживающий эффект в виде грязной задымленности. Он
характерен постоянством и инертностью во времени и в пространстве. В
результате чего в отдельные дни смесь тумана и дыма образует смог, а
токсичность продуктов сгорания в нем возрастает в несколько раз. Летом, в
дневное время, долинный северный ветер уносит загрязненный городской
воздух в сторону гор. Они быстро обволакиваются дымчатой пеленой, горная
панорама тогда плохо различима. К вечеру, с понижением температуры,
загрязненный воздух проносится по склонам и ущельям, оседает на землю,
загрязняя почву и горные реки. Ночи всегда были благоприятными для нашего
города, именно в это время на него дует чистый горный воздух.
Инверсии приводят к непрерывному накоплению в приземном слое
продуктов загрязнения. Это накопление выражается в явлениях смога, ставших
4
типичным для города Алматы. Особенно значительное загрязнение воздушного
бассейна наблюдается в холодное время года, когда темпы транспортных,
промышленных и коммунальных выбросов превышает способность атмосферы
к самоочищению.
В условиях слабой естественной вентиляции и большого количества
передвижных и стационарных источников загрязнения атмосферного воздуха
является наиболее актуальной экологической проблемой г. Алматы, негативно
влияющей на состояние здоровья населения. Несмотря на снижение за
последние годы объема выбросов вредных веществ в атмосферу от
стационарных источников, улучшения состояния атмосферного воздуха в
городе Алматы не произошло, т.к. загрязнение воздуха усилилось из–за
большого количества автомобильного транспорта.
Уровень загрязнения атмосферного воздуха г. Алматы остается высоким,
город по-прежнему относится к числу наиболее загрязненных городов
Казахстана. По данным многолетних наблюдений Казгидромет, основными
загрязняющими веществами являются: пыль (взвешенные частицы), диоксид
серы, оксид углерода, оксид и диоксид азота, фенол, формальдегид.
Среднегодовые концентрации этих веществ превышают предельно-допустимые
концентрации (ПДК).
Для наблюдения за состоянием воздушной атмосферы в Алматы имеется
пять стационарных постов и одиннадцать автоматических станций, из которых
шесть высотных и пять наземных [2].
Наблюдения за состоянием атмосферного воздуха ведутся на 16
стационарных постах, они представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Место расположения постов наблюдений и определяемые
примеси
Номер
поста
Сроки
отбора
Проведения
наблюдений
Адрес поста
1
4 раза
в сутки
ручной отбор
проб
(дискретные
методы)
ул. Амангельды, угол ул. Сатпаева
3 раза
в сутки
ручной отбор
проб
(дискретные
методы)
12
16
25
26
пр. Райымбека угол
ул. Наурызбай батыра
м-н Айнабулак-3
м-н Аксай-3, ул. Маречека
угол ул. Б.Момышулы
м-н Тастак-1, ул. Толеби, 249,
ГУ «Городская детская
поликлиника № 8
5
Определяемые
примеси
Взвешенные
вещества,
диоксид серы,
оксид углерода,
диоксид азота,
фенол,
формальдегид
Продолжение таблицы 1
Номер
поста
27
(наземный)
Сроки
отбора
каждые
20
минут
Проведение
наблюдений
в
непрерывном
режиме
28
(наземный)
29
(наземный)
30
(наземный)
31
(наземный)
1
(высотный)
2
(высотный)
3
(высотный)
4
(высотный)
5
(высотный)
6
(высотный)
каждые
20
минут
в
непрерывном
режиме
Адрес поста
метеостанция Медео, ул.
Горная, 548
аэрологическая станция (район
Аэропорта) ул. Ахметова, 50
РУВД Турскибского района,
ул. Р. Зорге, 14
м-н "Шанырак", школа № 26,
ул. Жанкожа батыра, 202
пр. Аль-фараби угол ул. Навои
м-н Орбита (территория
Дендропарка АО "Зеленстрой"
ДГП «Институт горного дела»
им. Д.А.Кунаева, пр. Абая 191
КазНу им. Аль-Фараби,
ул. Тимирязева 74
ул. Рыскулбекова, 28, АО
КазГАСА
Акимат Алатауского р-на,
м-н Шанырак-2, ул. Жанкожа
батыра 26
КазНТУ им. К.Сатпаева,
ул. К.Сатпаева 22
ул. Пушкина 72 (здание акимата
Медеуского района)
Определяемые
примеси
взвешенные
частицы РМ-10,
диоксид серы,
оксид углерода,
диоксид и оксид
азота
диоксид серы,
оксид углерода,
диоксид и оксид
азота
Круглосуточные наблюдения ведутся за шестью примесями: диоксид
азота, взвешенный диоксид серы, формальдегид, фенол, оксид углерода и
приземный озон. Результаты выдаются каждые двадцать минут. Ежемесячно
выдаются справки о состоянии воздуха.
Схема расположения с описанием постов наблюдений за загрязнением
атмосферного воздуха г. Алматы показан на рисунке 2.
6
Ррисунок 2 - Схема расположения стационарной сети наблюдений за
загрязнением атмосферного воздуха города Алматы
В целом по городу среднемесячные концентрации составили: взвешенных
веществ – 1,1 ПДКс.с., диоксида азота – 3,1 ПДКс.с., формальдегида – 4,6 ПДКс.с.,
содержание тяжелых металлов и других загрязняющих веществ – не превышали
ПДК. За январь и февраль 2015 года месяц по городу зафиксированы
превышения более 1 ПДК: по взвешенным веществам – 8, по диоксиду серы – 6
случаев, по оксиду углерода – 887 случаев, по диоксиду азота – 2229 и по
оксиду азота – 22 случая, также по диоксиду азота были выявлены превышения
более 5 ПДК – 28 случаев [2]. Данные о характеристике загрязнения атмосферы
показано в таблица 2. Даже в некоторых постах были зафиксированы
концентрации тежелых металлов, они представлены в таблице 3.
Таблица 2 - Характеристика загрязнения атмосферного воздуха
города Алматы
Средняя
концентрация (gс.с.)
Примесь
Максимально разовая
концентрация (gм.р.)
мг/м3
Кратность
превышен
ия ПДКс.с.
мг/м3
Взвешенные
вещества
0,1706
1,1
0,8
1,6
Взвешенные
частицы РМ -10
0,0344
-
0,6241
-
7
Число случаев
превышения ПДК
Кратность
превышения >ПДК
ПДК м.р.
>5
ПДК
>10 ПДК
8
-
-
-
-
-
Продолжение таблицы 2
Средняя
концентрация (gс.с.)
Примесь
Максимально разовая
концентрация (gм.р.)
Число случаев
превышения ПДК
Кратность >ПДК
превышения
ПДК м.р.
>5
ПДК
>10
ПДК
6
-
-
3,2184
887
-
-
0,7402
8,7
2229
28
-
0,8683
0,4572
1,1
22
-
-
0,0025
0,8212
0,0090
0,9000
-
-
-
0,0138
4,6
0,0340
0,9714
-
-
-
мг/м3
Кратность
превышения
ПДКс.с.
мг/м3
Диоксид серы
0,0165
0,3307
0,5276
1,1
Оксид углерода
2,2814
0,7605
16,0920
Диоксид азота
0,1257
3,1
Оксид азота
0,0521
Фенол
Формальдегид
Таблица 3 - Содержание тяжелых металлов в атмосферном воздухе
города Алматы
Месторасположение постов
№ 1 - улица Амангельды,
угол улицы Сатпаева
№12 - проспект Райымбека
угол улицы Наурызбай
батыра
Средняя концентрация
Q, мкг/м3
Q, ПДК
0,003
0,009
0,061
0,202
н/о
н/о
0,001
0,001
0,044
0,022
0,008
0,026
0,180
0,600
0,001
0,0003
0,005
0,003
0,393
0,197
Примеси
Кадмий
Свинец
Мышьяк
Хром
Медь
Кадмий
Свинец
Мышьяк
Хром
Медь
Наряду с этим проводятся наблюдения за метеорологическими
параметрами, определяющими рассеивание примесей в атмосфере и
рассчитывается индекс загрязнения атмосферы.
Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) - условный комплексный
показатель качества атмосферы, учитывающий наиболее приоритетные
загрязняющие примеси с учетом класса опасности соответствующего
загрязняющего вещества. Величина ИЗА рассчитывается по значениям
среднегодовых концентраций. Поэтому этот показатель характеризует уровень
хронического, длительного загрязнения воздуха. Поскольку ИЗА используется
очень часто, правила его расчета приведены ниже.
8
ИЗА учитывает не только концентрации n различных веществ, но и
вредность их воздействия на здоровье. Он рассчитывается следующим образом
In = ∑ = ∑ (xi/ ПДКi) Ci,
(1)
где, Хi - средняя за год концентрация i-того вещества;
Ci - коэффициент, позволяющий привести степень загрязнения
воздуха i-тым веществом к степени загрязнения воздуха диоксидом серы;
In - ИЗА, безразмерная величина.
На таблице 4 приведена пятибалльная шкала оценок.
Таблица 4 - Шкала оценок ИЗА
Оценка
Удовлетворительная ситуация
Относительно напряженная
Существенно напряженная
Критическая
Катастрафическая
Показатели
ИЗА5
ИЗА от 6 до 15
ИЗА от 16 до 50
ИЗА от 51 до 100
ИЗА свыше 100
«По результатам наблюдений за состоянием воздуха в стране наибольший
уровень загрязнения в декабре 2013 года наблюдался в Алматы (ИЗА 5–11,8)» сообщается в бюллетене Министерства окружающей среды.
По данным акимата г. Алматы, ежегодный объем выбросов вредных
веществ в атмосферу Алматы составляет порядка 232 тыс. тонн. При этом 3
тысяч тонн выбрасывают промышленные предприятия, 16 тысяч тонн - жилой
частный сектор и 23 тысяч тонн приходится на ТЭЦ, а все остальное на
автотранспорт (рисунок 3).
1%
Обьем выбросов, %
7%
10 %
82 %
Промышленные
предприятия
Жилой частный
сектор
ТЭЦ
Автотранспорт
Рисунок 3 – Ежегодный выброс вредных веществ в г. Алматы
9
По последним данным, в Алматы имеются 800 тысяч автомашин, и
количество их с каждым днем растет. Ежегодно эти автомашины выделяют в
воздух города около 250 - 260 тысяч тонн вредных отходов. Таким образом, на
каждого жителя города приходится более 200 кг вредных веществ.
Несомненно, что в ближайшем будущем загрязнение воздушного
бассейна г. Алматы автомобильным транспортом будет представлять
наибольшую опасность. Это объясняется главным образом тем, что в настоящее
время еще не существует кардинальных решений данной проблемы, хотя нет
недостатка в отдельных технических проектах и рекомендациях.
Таким образом, загрязнение воздушного бассейна становится реальным
тормозом научно-технического прогресса г. Алматы, действие которого будет
постоянно усиливаться по мере повышения требований к чистоте технологий.
1.1 Техногенные факторы и их влияние на городскую среду
В результате активной техногенной деятельности человека во многих
регионах нашей планеты разрушена биосфера и создан новый тип среды
обитания - техносфера.
К новым, техносферным относятся условия обитания человека в городах
и промышленных центрах, производственные, транспортные и бытовые
условия жизнедеятельности. Практически все урбанизированное население
проживает в регионах техносферы, где условия обитания существенно
отличаются от биосферных прежде всего повышенным влиянием на человека
техногенных негативных факторов.
Техногенный фактор – это влияние, оказываемое промышленной
деятельностью на организмы, биогеоценоз, ландшафт, биосферу (в отличие от
естественных и природных факторов). Техногенный фактор, по сути, стал
синонимом антропогенного фактора.
Вредное техногенное воздействие на атмосферный воздух - воздействие
шума, вибрации, ионизирующего излучения, температурного и других
физических факторов, изменяющих температурные, энергетические, волновые,
радиационные и другие физические свойства атмосферного воздуха, на
здоровье человека и окружающую среду [3].
В настоящее время перечень реально действующих негативных факторов
значителен и насчитывает более 100 видов, к наиболее распрастраненным и
обладающим достаточно высокими энергетическими уровнями относятся
негативные техногенные факторы.
Действуя техногенной среде, человек непрерывно выполняет, как
минимум, две основные задачи:
- обеспечивает свое комфортное пребывание в среде обитания;
- создает и использует системы защиты от его негативных факторов
влияния.
Различают прямое и косвенное воздействие на окружающую среду и
10