1.3. Влияние транспортно-дорожного комплекса на биоценозы
1.3.1 Факторы антропического действия ТДК на биоценозы
Антропическое действие ТДК обусловлено многочисленными факторами. Среди них все-же преобладающими являются два:
- отвод земель и связанное с этим нарушение природных систем,
- загрязнение окружающей среды. Отвод земель осуществляется в соответствии со СНиПами по проектированию дорог. Нормы отвода земель учитывают их ценность и зависят от категории проектируемой дороги.
Так, на 1 км автомобильной дороги V (низшей) категории с одной полосой движения отводится 2,1-2,2 га сельскохозяйственных или 3,3-3,4 га несельскохозяйственных земель, для дорог 1 категории -4,7-6,4 га или 5,5-7,5 га соответственно.
Кроме того, отводятся значительные площади для стоянок автомобилей, участков пересечения дорог, транспортных развязок и т.д. Например, для размещения транспортных развязок в разных уровнях на пересечении автомобильных дорог отводятся от 15 га на одну развязку в случае пересечения двух двухполосных дорог до 50 га в случае пересечения двух восьмиполосных дорог.
Указанные полосы отвода земель обеспечивают качество строительства и эксплуатации дорог, а значит, безопасность движения. Поэтому их следует рассматривать как неизбежные потери при повышении уровня цивилизованности.
Сеть автомобильных дорог РФ составляет около 930 тыс.км., в т.ч. 557 тыс.км общего пользования. При условном отведении на 1 км 4 га земли получится, что 37,2 тыс.км2 занято дорогами.
Автомобильный парк России составляет около 20 млн. единиц (из них только 2 % автомобилей, использующих газовое топливо). Около 4 тыс. крупных и средних автотранспортных предприятий, множество мелких, находящихся в основном в частной собственности, заняты перевозками.
Из всех веществ, загрязняющих атмосферу, 53% образованы различными видами транспортных средств. Из них 70% приходится на долю автомобильного транспорта (И.И.Мазур,1996). Суммарный выброс вредных веществ в атмосферу передвижными и стационарными источниками ТДК составляет около 18 млн.т в год. Наибольшую опасность представляют СО, углеводороды, NO2, сажа, SO2Pb, пылевидые вещества различного происхождения.
Предприятия ТДК ежегодно выбрасывают в окружающую среду миллионы тонн производственных сточных вод. Наиболее значимыми из них являются взвешенные вещества, нефтепродукты, хлориды и хозяйственно-бытовые воды.
Загрязнение окружающей среды транспортом и предприятиями ТДК неравноценны, однако, совместное воздействие их на окружающую среду колоссально и считается на сегодняшний день наиболее значимым.
Среди причин определяющего вклада ТДК в загрязнение окружающей среды РФ можно выделить следующие:
1. Отсутствует эффективная система регулирования техногенного воздействия ТДК на окружающую среду;
2. Отсутствуют гарантии заводов-изготовителей на стабильность экологических характеристик;
3. Недостаточен контроль за качеством выпускаемых и отпускаемых потребителям топливно-смазочных материалов;
4. Низкий уровень ремонтных работ на ТДК и, в частности, автомобильного транспорта (по И.И. Мазуру и др., 1996);
5. Низкий правовой и нравственно-культурный уровень значительной части лиц, обслуживающих ТДК РФ. Для улучшения сложившейся ситуации в Российской Федерации разработана и реализуется целевая комплексная программа «Экологическая безопасность России».
1.3.2 Последствия влияния ТДК на биоту экосистем
Влияние ТДК на биосферу или отдельные экосистемы – лишь часть антропического воздействия на окружающую среду. Поэтому для него характерны все черты, определяемые последствиями научно- технического прогресса, урбанизации и агломерации. Вместе с тем имеется особая специфика.
Действия транспортных систем и транспорта на окружающую среду можно условно разделить на:
1. Перманентные
2. Уничтожающие
3. Повреждающие.
Перманентное действие на экосистему приводит к периодическим изменениям, которые не выводят ее из состояния равновесия. Это касается некоторых видов загрязнения (как например, умеренное акустическое) или повышенной эпизодической рекреационной нагрузки.
В соответствии с Законом (правилом) 1% изменения энергетики естественной системы до 1% не выводит ее из состояния равновесия. Экосистема способна при указанных условиях самосохраняться и самовосстанавливаться.
Уничтожающее действие на биоту приводит к ее полному или значительному истреблению. Резко уменьшается видовое разнообразие и количество биомассы. Оно осуществляется при строительстве транспортных систем и предприятий ТДК, а также в результате техногенных аварий.
Кроме прямых негативных последствий, очевидно, что всякое хозяйственное действие, приводящее к непосредственному разрушению окружающей среды, приводит к появлению нежелательных последствий, влияющих в итоге на микроэкономические и социальные процессы. Эта закономерность была впервые высказана П.Дансеро (1957) и называется Законом обратной связи взаимодействия «человек-биосфера». Б. Коммонер в этой связи высказал один и своих экологических «постулатов» - «за все надо платить». И, наконец, повреждающее действие на экосистемы проявляется в условиях, когда изменение энергетики превышает 1% энергетического потенциала системы (см. выше), но не уничтожает ее. В условиях ТДК оно проявляется при строительстве и эксплуатации транспортных систем.
Природа постоянно стремится восстановить утраченное равновесие, используя для этого механизм сукцессий, а человек пытается сохранить полученные преимущества, например, за счет ремонта и восстановления коммуникаций и обслуживающих их территорий.
Каковы же последствия повреждения природных экосистем ТДК для биоты экосистем?
1.Часть видов живых существ может исчезнуть. Все они составляют для человека возобновимые ресурсы. Но по Закону необратимости взаимодействия «человек-биосфера» (П.Дансеро,1957) при нерациональном природопользовании они переходят в разряд невозобновимых и исчерпаемых.
2. Уменьшается численность существующих популяций. Одна из причин этого для продуцентов состоит в снижении плодородия почв и загрязнения окружающей среды. Установлено, что тяжелые металлы, традиционные загрязнители автомобильных дорог, обнаруживаются в количествах, превышающих допустимые нормы на расстоянии 100 м от дороги. Они задерживают развитие многих видов растений, сокращают их онтогенез. Так, например, липы (Tilia L.), растущие вдоль автомобильных дорог, погибают через 30-50 лет после посадки, в то время как в городских парках растут по 100-125 лет (Е.И.Павлова, 1998). Численность консументов снижается вследствие уменьшения источников корма и воды, а также возможностей для перемещения и размножения (см. лекцию №5).
3. Нарушается целостность природных ландшафтов. Поскольку все экосистемы связаны друг с другом, повреждение или уничтожение хотя бы одной из них в результате воздействия ТДК или иных структур неизбежно отражается на существовании биосферы в целом.
Примечание: настоящая лекция предназначена для студентов обучающихся по специализации «Инженерная защита окружающей среды на транспорте».
2. Проблемы городского транспорта
Центральной проблемой экологии городов является загрязнение атмосферы автотранспортом, «вклад» которого составляет от 50 до 90%. (В глобальном балансе загрязнения атмосферы доля автотранспорта —13,3%.)
2.1. Влияние автотранспорта на городскую среду
Автомобиль выжигает значительное количество кислорода и выбрасывает в атмосферу эквивалентное количество диоксида углерода. В составе выхлопных газов автомобиля содержится около 300 вредных веществ. Основными загрязняющими атмосферу веществами являются оксиды углерода, углеводороды, оксиды азота, сажа, свинец, диоксид серы. Среди углеводородов наиболее опасны бензопирен, формальдегид, бензол (табл. 45).
При работе автомобиля в атмосферу поступает также резиновая пыль, образующаяся вследствие стирания покрышек. При использовании бензина с добавлением соединений свинца автомобиль загрязняет почвы этим тяжелым металлом. Происходит загрязнение водоемов при мытье автомобилей и при попадании в воду отработанного моторного масла.
Для передвижения автомобилей необходимы асфальтовые трассы, значительную площадь занимают гаражи и места парковок. Наибольший вред наносят личные автомобили, так как загрязнение среды при поездке на автобусе в пересчете на одного пассажира примерно в 4 раза меньше. Автомобили (и другой транспорт, особенно трамваи) являются источником шумового загрязнения.
2.2. Мировой уровень автомобилизации
В мире насчитывается около 600 млн автомобилей (в Китае и Индии — 600 млн велосипедов). Лидером по автомобилизации являются США, где на 1000 человек приходится 590 автомобилей. В разных городах США на поездки одного жителя по городу расходуется от 50 до 85 галлонов бензина в год, что обходится в 600-1000 долл. (Браун, 2003). В других развитых странах этот показатель ниже (в Швеции — 420, в Японии — 285, в Израиле — 145). В то же время есть страны с низким уровнем автомобилизации: в Южной Корее на 1000 человек населения приходится 27 автомобилей, в Африке — 9, в Китае и Индии — 2.
Сокращение количества личных автомобилей может быть достигнуто при повышении цен на автомобили, оборудованные электронными средствами контроля влияния на окружающую среду, и при экологически ориентированной налоговой системе. Так, в США введен сверхвысокий «зеленый» налог на моторное масло. В ряде стран Европы постоянно увеличивается плата за парковку автомобилей.
В России за последние 5 лет парк автомобилей увеличился на29%, и их среднее количество на 1000 россиян достигло 80
(в крупных городах — свыше 200). Если сложившиеся тенденции автомобилизации городов сохранятся, это может привести к резкому ухудшению состояния окружающей среды.
Специальной задачей, особенно актуальной для России, является уменьшение числа устаревших автомобилей, которые продолжают использоваться и загрязняют среду больше, чем новые, а также утилизация автомобилей, поступающих на свалки.
2.3. Пути экологизации городского транспорта
Снижение отрицательного влияния автомобиля на окружающую среду — важная задача городской экологии. Самый радикальный способ решения вопроса — сокращение количества автомобилей и замена их велосипедами, однако, как отмечалось, оно продолжает увеличиваться во всем мире. И потому пока наиболее реальной мерой уменьшение вреда от автомобиля является снижение затрат горючего путем совершенствования двигателей внутреннего сгорания. Ведутся работы по созданию двигателей автомобиля из керамики, что позволит повысить температуру сжигания горючего и уменьшить количество выхлопных газов. В Японии и ФРГ уже используются автомобили, оборудованные специальными электронными устройствами, обеспечивающими более полное сжигание топлива. В конечном итоге все это позволит снизить расход горючего на 100 км пути примерно в 2 раза. (В Японии компания «Тойота» готовит к выпуску модель автомобиля с расходом горючего 3 л на 100 км пути.)
Экологизируется горючее: используются бензин без свинцовых добавок и специальные добавки-катализаторы к жидкому топливу, что увеличивает полноту его сгорания. Загрязнение атмосферы автомобилем уменьшается также при замене бензина на сжиженный газ. Разрабатывают и новые виды топлива.
Недостатков автомобилей с двигателями внутреннего сгорания нет у электромобилей, разработка которых ведется во многих странах. Начат выпуск таких автофургонов и легковых автомобилей. Для обслуживания городского хозяйства создаются минитракто-ры на электротяге. Однако в ближайшие годы электромобили вряд ли будут играть заметную роль в мировом автомобильном парке, так как они требуют частых подзарядок аккумуляторов. Кроме того, недостатком электромобиля является неизбежное загрязнение среды свинцом и цинком, которое происходит при производстве и переработке аккумуляторов.
Разрабатываются различные варианты автомобилей на водородном топливе, в результате сжигания которого образуется вода, и таким образом вообще не происходит загрязнения окружающей
среды. Поскольку водород — взрывоопасный газ, для его использования в качестве топлива предстоит решить ряд сложных технологических проблем безопасности.
В рамках развития физических вариантов гелиоэнергетики идет разработка моделей солнцемобилей. Пока эти транспортные средства проходят стадии экспериментальных образцов, тем не менее, в Японии регулярно проводятся их ралли, в которых участвуют и российские создатели нового транспорта. Стоимость моделей-чемпионов пока в 5-10 раз выше, чем стоимость самого престижного автомобиля. Недостатком солнцемобилей являются большие размеры солнечных элементов, а также зависимость от погоды (солнцемобиль снабжается аккумулятором на случаи, когда солнце скрыто за облаками).
В больших городах строятся объездные дороги для междугородных автобусов и грузового транспорта, а также подземные и надземные транспортные магистрали, поскольку особенно много выхлопных газов выделяется в атмосферу при возникновении «пробок» на перекрестках улиц. В ряде городов движение автомобилей организуется по типу «зеленой волны».
2.4. Муниципальный опыт управления пробегом личных автомобилей
Большое количество автомобилей во многих городах мира не только ведет к загрязнению атмосферы, но и становится причиной нарушения движения и образования «пробок», что сопровождается перерасходом бензина и потерей времени водителей. Особенно впечатляют данные по городам США, где уровень автомобилизации населения очень высок. В 1999 г. общие потери от дорожных заторов в США составили 300 долл. в год на одного американца, а всего — 78 млрд долл. В некоторых городах эти показатели особенно высоки: в Лос-Анджелесе, Атланте и Хьюстоне каждый владелец автомобиля теряет в «пробках» более 50 ч в год и расходует дополнительно 75-85 галлонов бензина, что обходится ему в 850-1000 долл. (Браун, 2003).
Муниципальные власти делают все возможное, чтобы снизить эти потери. Так, в США в ряде штатов поощряются совместные поездки соседей в одном автомобиле на работу. В Милане для уменьшения пробега личных автомобилей практикуется использование их через день: по четным дням разрешается выезд автомобилей с четными номерами, а по нечетным дням —с нечетными. В Европе* с конца 1980-х годов растет популярность «автомобильных парков совместного пользования». Европейская сеть таких парков сегодня включает 100 тыс. членов в 230 городах Германии, Австрии, Швейцарии и Нидерландов. Каждый коллективный автомобиль заменяет 5 личных, а в целом ежегодно общий автопробег снижается более чем на 500 тыс. км.
2.5. Роль общественного транспорта
Во многих городах удалось достичь уменьшения пробега личных автомобилей за счет совершенной организации работы общественного транспорта (удельный расход горючего при этом уменьшается примерно в 4 раза). Доля общественного транспорта максимальна в Боготе (75%), в Куритибе (72%), Каире (58%), Сингапуре (56%), Токио (49%). В большинстве городов США роль общественного транспорта не превышает 10%, однако в Нью-Йорке этот показатель достигает 30% (Браун, 2003).
Самая совершенная организация работы общественного транспорта — в Куритибе (Бразилия). В этом городе с населением 3,5 млн человек по пяти радиальным маршрутам движутся трех-секционные автобусы, по трем круговым — двухсекцонные, по более коротким маршрутам ходят односекционные автобусы. Движение происходит строго по расписанию, остановки оборудованы так, что пассажиры быстро входят и выходят из автобусов. В результате несмотря на то что количество личных автомобилей у жителей не меньше, чем в других городах, они пользуются ими редко, предпочитая общественный транспорт. Кроме того, в городе год от года увеличивается количество велосипедов, а протяженность велосипедных дорожек превысила 150 км. С 1974 г. население города увеличилось в 2 раза, а поток автомобилей на дорогах снизился на 30%.
2.6. Проблема утилизации старых автомобилей
Отслужившие автомобили являются одной из самых объемных и сложных для переработки фракций бытовых отходов (см. 7.5). В странах «золотого миллиарда» налажена их переработка. Если раньше за сдачу автомобиля в утиль приходилось платить значительную сумму денег, то теперь это делается бесплатно: стоимость утилизации старого автомобиля включена в цену нового. Таким образом, расходы по утилизации автомобильных «останков» несут производящие фирмы и покупатели. В Европе ежегодно перерабатывается 7 млн автомобилей, причем все новые модели в качестве обязательного инженерного решения включают «легкую разбирае-мость» на узлы - в этом лидирует фирма «Рено».
В России пока утилизация старых автомобилей организована плохо (Романов, 2003). Это одна из причин того, что в действующем автопарке доля автомобилей старше 10 лет превышает 50%, а они, как известно, — основные загрязнители городской среды. «Останки» старых автомобилей разбросаны повсеместно и загрязняют окружающую среду. Там, где переработка старых автомобилей организована, она примитивна: либо прессуются старые кузова в брикеты (в этом случае при переплавке среда загрязняется отходами горения пластика), либо как металлолом собираются самые тяжелые части автомобиля, а все прочее выбрасывается в озера и леса.
Переработка с фракционированием автомобиля не только более экологична, но и экономически выгодна. Только в результате переработки аккумуляторов Россия может решить проблему обеспечения свинцом. В развитых странах на свалки попадает не более 10% покрышек, 40% их сжигается с получением энергии, столько же подвергается глубокой переработке и 10% перетирается в крошку, которая используется как ценный компонент дорожных покрытий. Кроме того, на части шин восстанавливают протекторы. При глубокой переработке из каждой тонны покрышек получают 400 л нефти, 135 л газа и 140 кг стальной проволоки.
Впрочем, ситуация в России начинает меняться. Лидирует Московская область, где создан целый ряд производств, которые возглавляют Ногинский и Люберецкий заводы по переработке металлолома. В процесс переработки включились 500 фирм и «фирмочек».
Совершенно очевидно, что России нужна новая законодательная база, регламентирующая судьбу старых автомобилей.
|
