УДК 625.8 

Комплекс природоохранных мероприятий по повышению уровня экологической безопасности на федеральных автомобильных дорогах

Москвина Марина Владимировна 

аспирант 2 курса

Государственный университет по землеустройству, г. Москва

Научный руководитель д.с-х.н, профессор П.В. Клюшин

Аннотация. Строительство и эксплуатация федеральных автомобильных дорог наносит вредное воздействие на окружающие природные ландшафты, поэтому управленческие решения в области развития дорожной сети должны быть нацелены на минимизацию вредного воздействия на окружающую природную среду. Эффективным механизмом в данной области может стать система мероприятий, ориентированных на повышение уровня экологической безопасности на федеральных автомобильных дорогах, предполагающей собой следующие меры: защита почвенного покрова; шумозащитные мероприятий; снижение уровня концентрации загрязняющих веществ в зоне влияния автодороги.

Complex of environmental measures to improve the level of environmental safety on federal highways

ABSTRACT: he construction and operation of federal highways has a harmful effect on the surrounding natural landscapes, so management decisions in the field of road network development should be aimed at minimizing the harmful impact on the natural environment. An effective mechanism in this area can be a system of measures aimed on improving the level of environmental safety on federal highways, which includes the following measures: protection of the soil cover; noise protection measures; decrease in the concentration of pollutants in the zone of influence of the road.

Abstract

The purpose of the research is to form a complex of environmental measures to improve the level of environmental safety on federal highways. In the process of scientific research were applied the methods of system analysis, statistical, economic-mathematical, method of comparative analysis. During the research was found that: in the construction and operation of motorways, the principles of sustainable development must be respected; Monitoring of ecological safety of federal highways should be carried out with the help of geoinformation systems; in the design documentation for the construction and reconstruction of roads should include calculations for the environmental and economic justification for minimizing environmental hazards.

Ключевые слова: автомобильная дорога, природоохранная деятельность, экологическая безопасность, окружающая среда.

KEY WORDS: highway, environmental protection, environmental safety, environment.

Автомобильный транспорт в настоящее время занимает лидирующие позиции по объему грузо- и пассажироперевозок в мире. Автомобилизация населения, как социальное явление можно охарактеризовать с двух позиций:

1. Во-первых, повышение уровня комфортности передвижения.
2. Во-вторых, повышение социального статуса человека.

Несмотря на положительное влияние увеличения автомобильного транспорта на социально-экономическую ситуацию в стране, у данного процесса есть и негативные стороны:

• расширение автопарка ведет к увеличению выбросов вредных веществ в атмосферу;
• строительство автомобильных дорог приводит к нарушению, а в некоторых случаях и к полному разрушению природных ландшафтов.

В Российской Федерации одной из самых главных дорожных проблем – низкая пропускная способность федеральных автомобильных дорог (ФАД), однако сейчас идет процесс повсеместной модернизации ФАД, обусловленный стремительным ростом грузо- и пассажирооборота. Данное явление связано не только с увеличением числа автомобильного транспорта, но и с развитием маятниковой миграцией населения из сельской местности в города и растущей популярностью автотуризма.

При строительстве и реконструкции ФАД наибольшие выбросы вредных веществ в атмосферный воздух производятся при:

1. Сжигании топлива в двигателях.
2. Выемке грунта, производящейся на этапе подготовительных работ при расчистке трассы.
3. Сварочных и покрасочных работах.
4. Отоплении временных жилых поселков.

Сделав анализ газопылевых выбросов в атмосферу при строительстве ФАД, мы пришли к выводу, что из состава насчитывает порядка семнадцати вредных элементов (таблица 1). [1]

Таблица 1 – Ранжированный состав газопылевых выбросов в атмосферу при строительстве федеральных автомобильных дорог

В большинстве случаев строительство ФАД осуществляется по пахотным землям, что приводит к накапливанию большого количества вредных в почве и нарушению гидрохимического режима водоемов из-за повышения в них уровня содержания углеводородов.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что федеральные автомобильные дороги — экологически опасные техногенные системы. В связи с эти первоочередной задачей при строительстве и эксплуатации ФАД является повышения уровня экологической безопасности, через осуществление комплекса природоохранных мероприятий, которые в обязательном порядке должны учитывать данные экологического мониторинга, проводимого в зоне строительства и эксплуатации ФАД.

Комплекс природоохранные мероприятий должен охватывать следующие направления:

1. Уменьшение площади сельскохозяйственных угодий, отводимых для постоянного или временного использования.
2. Сохранение природных ландшафтов в зоне федеральной автомобильной дороги.
3. Предотвращение выбросов в окружающую среду.

Мероприятия по защите почв.

В процессе подготовительных работ при строительстве ФАД происходит срезание почвенного слоя, в результате чего возникает нарушение физико-химических, биологических и физических свойств почв, что приводит к развитию эрозионных процессов на этих участках.

В зоне строительства и эксплуатации ФАД повсеместно возникают водные эрозионные процессы, которые можно разделить на две группы, представленных в таблице 2. [2]

Таблица 2 – Водная эрозия в зоне строительства и эксплуатации ФАД

Водная эрозия, вызываемая как действием постоянных, так и постоянных потоков может приводить к образованию оврагов донного типа, к которым относятся: балочные, лощинные и ложбинные овраги.

Эрозионные процессы, вызываемые действием временных потоков в границах полосы отвода ФАД особенно актуальны для зон с обильными осадками, так как при строительстве обширные площади остаются обнаженными в течении длительного времени. При отсутствии древесно-растительного покрова смыв грунта происходит в 1000 раз быстрее, что влечет за собой быстрое развитие эрозии.

Ветровая эрозия (дефляция), связанная с выдуванием и перемещением почвенных частиц особенно характерна для степных районов. Данный процесс протекает очень быстрыми темпами на почвах, не покрытых растительным покровом, поэтому при строительстве ФАД следует свести к минимуму снятие плодородного слоя почвы.

Снимать следует только плодородный слой при толщине менее 10 см, с гранулометрическим составом от глинистого до супесчаного, с содержанием гумуса по массе не менее:

• 2% — в лесостепной и степной зонах;
• 1% — в южно-таежно-лесной, полупустынной, влажно-лесной и др.;
• 0,7% — в пустынной и субтропической пустынной. [6]

При осуществлении снятия плодородного слоя необходимо принимать ряд мер, способствующих его защите от водной и ветровой эрозии, в частности поверхность штабелей плодородного грунта необходимо засеивать многолетними травами и устраивать водоотводные канавы на склонах с верховой стороны.

Снятый плодородный слой в дальнейшем необходимо использовать для повышения плодородия малопродуктивных земель.

В процессе строительства ФАД в редких случаях соблюдаются границы полосы отвода, служащий буферной зоной между дорогой и окружающим ландшафтом. В результате таких нарушений нередка ситуация повреждения дерново-растительного покрова, выполнения планировочных и дренажно-осушительных работ, повреждение строительными машинами сельскохозяйственных угодий за пределами территорий, отведенных для строительства дороги.

Все вышеприведённые факты свидетельствуют о том, что организационный механизм защиты почв должны включать не только базовый состав природоохранных мероприятий, но и учитывать возможность замены одних мероприятий другими (рис. 1).

Все противоэрозионные мероприятия должны выполняться сразу после проведения основных работ без временного разрыва.

В состав почвозащитных мероприятий также должен входить комплекс работ, связанный с рекультивацией земель.

Сокращение выбросов загрязняющих веществ.

Работы по минимизации выбросов загрязняющих веществ при строительстве и эксплуатации ФАД должны происходить в двух плоскостях:

Рисунок 2 — Структура противоэрозионных мероприятий

1. Предупреждающие мероприятия, направленные на обеспечение безаварийной работы строительных машин и оборудования:

• плановый ремонт технологического оборудования;
• регулировка топливных систем оборудования;
• усиление контроля за техническим состоянием техники;

2. Технологические мероприятия, направленные на сокращение объемов выбросов и снижение их приземных концентраций:

• недопущение параллельной работы двух одинаковых устройств;
• ограничение работ по пересыпке грунта;
• четкое соблюдение схем маршрутов строительной техники;
• введение запрета на сжигание отходов производства и потребления;
• предотвращение испарения топлива.

На распространение загрязняющих веществ в атмосферу оказывает влияние климатический фактор, поэтому при неблагоприятных погодных условиях необходимо сокращать низкие рассредоточенные выбросы на 15-60%.

Автомобильный транспорт вносит основной вклад в загрязнение воздуха – 70-80% от общего уровня загрязнения. Состав выбросов вредных веществ в атмосферу автомобильными двигателями, так как он зависит от ряда факторов: конструктивные параметры, техническое состояние, вид топлива и его класс и многое другое (таблица 3). [4]

Таблица 3 — Средний состав отработавших газов двигателей

Проведя анализ таблицы 3, мы пришли к выводу, что наибольший вклад в состав отработавших газов вносит азот и двуокись углерода.

Основным параметром, определяющим состав отработавших газов, является режим работы автомобильного двигателя. При нормальном уличном движении двигатель автомобиля работает в следующем временном режиме:

• холостой ход – 35%;
• постоянные частоты – 29%;
• ускорение – 22%;
• замедление – 14%.

Наибольший вред оказывают двигатели с искровым зажигаем, работающие в режиме замедления и на небольших частотах. Дизельные двигатели, находящиеся в хорошем техническом состоянии более экологичны в связи с тем, что сгорание примечи в них происходит с большим избытком воздуха.

Наиболее опасными для здоровья человека являются оксид углерода и оксид азота, вызывающие головную боль, сонливость, сильное сердцебиение, удушье и потерю сознание. Хроническим отравлениям этими веществами подвержены не только водители и персонал служб движения, но и желтели ближайших к федеральной автомобильной дороге населенных пунктов.

Однако от вредных веществ, выбрасываемых автомобильным транспортом в атмосферу страдает не только человек, но и животные и растения, которые являются продуктами питания людей, и как следствие этого оказывающие высокое влияние на здоровье человека.

Как уже говорилось ранее наибольшее количество выбросов автомобиль производит при разгоне, торможении и маневрировании, поэтому для сокращения попадания вредных веществ в атмосферный воздух необходимо:

1. Устройство дорожных развязок.
2. Строительство скоростных магистралей с подземными и надземными переходами.
3. Внедрение систем нейтрализации отработанных газов.
4. Создание эффективной системы контроля за экологическим состоянием автомобилей.

При эксплуатации ФАД возникает шумовое загрязнение, оказывающие негативное влияние на здоровье человека и состояние животного мира, поэтому при проектировании дорожной сети нужно предусмотреть целый комплекс шумозащитных мероприятий:

1. При обходе населенного пункта автодороги прокладываются с подветренной стороны.
2. Проложение дорог в выемках.
3. Строительство шумо-газо-пылезащитного озеленения, представляющего собой плотную многорядную посадку специальной древесно-кустарниковой растительности и играющего роль звукового барьера.

Для организации шумозащитного озеленения выбираются породы деревьев с тонкой текстурой кроны, с мелкими, различно расположенными листьями, постепенно заглушающими звук (таблица 4). [3]

Таблица 4 – Зависимость снижения уровня звука от федеральной автомобильной дороги в зависимости от пород деревьев

 Как видно из таблицы 4 наибольшее снижение уровня шума наблюдается от высадки сосен и кустарниковой растительности.

Для осуществления всех выше представленных мероприятий необходимо создать систему мониторинга экологической безопасности (МЭД) федеральной автомобильной дороги, который будет осуществлять на всех стадиях ее жизненного цикла: проектно-изыскательской, строительно-монтажной и эксплуатационной.

К зонам повышенной экологической опасности на проектно-изыскательской стадии можно отнести мостовые переходы ФАД через естественные и искусственные препятствия. Целью МЭД данных зон является выявление совокупности всех негативных факторов, а также прогнозирование возникновения чрезвычайных ситуаций.

Наиболее длительной стадией жизненного цикла ФАД является эксплуатационная стадия. Главными задачами мониторинга экологической безопасности на этом этапе – контроль:

• технической исправности технологического оборудования в целях выявления нарушений в работе;
• загрязненности контактирующих с техническими устройствами природных компонентов.

По нашему мнению, наиболее эффективным механизмом мониторинга экологической безопасности является применение геоинформационных систем (ГИС), осуществляющих сбор, хранение, анализ и моделирование пространственно-временных и атрибутивных данных.

Удобство применения ГИС обуславливается следующими обстоятельствами:

1. Наглядность изображения автодороги.
2. Быстрый поиск объектов на картографическом материале.
3. Оперативное решение инженерных задач.
4. Мониторинг технического состояния дороги.
5. Прогнозирование профилактических и ремонтных мероприятий на ФАД.
6. Оценка влияния ФАД на окружающую среду.

Геоинформационная система мониторинга экологической безопасности ФАД должна состоять из картографической и семантической составляющей.

Графическая модель данных может быть реализована на основе топографических карт масштаба 1:100000. Семантическая составляющая может быть взята из технических паспортов автодорог, а также данных экологического мониторинга (рис. 2).

С помощью ГИС «Мониторинг экологической безопасности автодорог» (ГИС МЭБА) можно произвести:

1. Оценку степени соответствия автодороги нормативным показателям.
2. Прогнозирование динамики изменения параметров безопасности дорожного движения за счет увеличения количества автотранспортных средств и предполагаемого изменения структуры, основных геометрических параметров и состояния дорожной сети.

Рисунок 2 – Состав атрибутивной базы ГИС «Мониторинг экологической безопасности автодорог»

Для обновления данных в ГИС МЭДА необходимо применять данные дистанционного зондирования земли (ДЗЗ), основанные на исследовании объектом на расстоянии:

1. Космические снимки трассы ФАД, позволяющие дать реальную картину географического и экологического состояния исследуемой территории. Высокая степень формализации данных таких снимков позволяет произвести анализ детальный анализ геометрических характеристик автомобильных дорог.
2. Аэрофотосники местности, полученные с низколетящих носителей, обладают более высоким разрешением чем космические и как следствие этого высокой степенью детализации.
3. Многозональные снимки, позволяющие получить изображение местности в инфракрасном спектре.
4. Радиолокационные снимки, получаемые с помощью облучения поверхности земли радиоволнами.

Если рассмотреть положение и территориальное распределение большинства федеральных автомобильных дорог, то можно прийти к выводу, что дистанционное зондирование земли является единственным способом мониторинга состояния автомобильных дорог, обеспечивая оперативность реагирования на изменения количественных и качественных параметров дорожной сети, а также оценки их влияния на окружающую природную среду.

Завершающим этапом разработки комплекса природоохранных мероприятий, направленных на повышение уровня экологической безопасности ФАД является расчет общей экономической эффективности природоохранных затрат [5]:

С помощью данного показателя можно определить величину экономического эффекта от предложенной системы природоохранных мероприятий на ФАД.

В заключении исследования можно сделать ряд выводов:

1. В настоящее время большинство экологических проблем является следствием грубых ошибок и нарушений, поэтому при строительстве и эксплуатации автомобильных дорог должны соблюдаться принципы устойчивого развития, ориентированные на удовлетворение потребностей нынешнего поколения, без ущерба для возможностей будущих поколений, то есть сохранение баланса между поколениями.
2. Для оперативного реагирования на возникновение экологических опасностей на ФАД необходимо внедрить систему мониторинга экологической безопасности ФАД, основанной на применении геоинформационных технологий.
3. Управленческие решения по развитию дорожного комплекса должны быть направлены на минимизацию уровня техногенной нагрузки и повышения уровня экологической безопасности ФАД. В состав проектной документации по строительству и реконструкции автодорог должны включать расчеты по эколого-экономическому обоснованию минимизации экологической опасности

Литература

1. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги. — М.: ЦИТПГосстроя СССР, 1986. — 52 с.
2. Заславский М.Н. Эрозия почв. — М.: Мысль, 1979. – 248 с.
3. ОДМ 218.011-98. Методические рекомендации по озеленению автомобильных дорог. — М., 1998. — 52 с.
4. Методические рекомендации по охране окружающей среды при строительстве и реконструкции автомобильных дорог — М., 1999. — 80 с.
5. Подольский В.П. Автотранспортное загрязнение придорожных территорий/ В.П. Подольский, В.Г Артюхов, В.С. Турбин, А.Н. Канищев. — Воронеж: Изд-во Воронежского гос. ун-та, 1999. — 261 с.
6. Евгеньев И.Е., Каримов Б.Б. Автомобильные дороги в окружающей среде. — М.: ООО «Трансдорнаука», 1997. — 285 с.