Сапожкова, Наталья Васильевна. Разработка метода комплексной оценки воздействия автотранспорта на экологическую безопасность городской среды для обоснования мониторинга и защитных мероприятий

Краткое описание

Сапожкова, Наталья Васильевна. Разработка метода комплексной оценки воздействия автотранспорта на экологическую безопасность городской среды для обоснования мониторинга и защитных мероприятий : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.19 / Сапожкова Наталья Васильевна; [Место защиты: Волгогр. гос. архитектурно-строит. ун-т].- Волгоград, 2012.- 183 с.: ил. РГБ ОД, 61 12-5/1925

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет»
На правах рукописи

САПОЖКОВА НАТАЛЬЯ ВАСИЛЬЕВНА
РАЗРАБОТКА МЕТОДА КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ АВТОТРАНСПОРТА НА ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ БЕЗОПАСНОСТЬ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ МОНИТОРИНГА И ЗАЩИТНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ
05.23.19 Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства
ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ В.Ф. Сидоренко
Волгоград 2012

СОДЕРЖАНИЕ
Введение 4
Глава 1. Аналитический обзор научной и практической деятельности, анализ нормативной и методической литературы 10
1.1. Состояние и развитие автотранспортной системы (на примере г. Волгограда) и ее воздействие на окружающую среду и человека 10
1.2. Загрязнение воздушного бассейна города веществами отработавших газов автотранспорта 15
1.2.1. Загрязнение воздушного бассейна города парами отработавших газов автотранспорта 15
1.2.2. Загрязнение воздушного бассейна города пылью отработавших газов автотранспорта 21
1.3. Загрязнение примагистральной территории выбросами автотранспорта 23
1.3.1. Загрязнение примагистральной территории пылью от выбросов автотранспорта 23
1.3.2. Загрязнение примагистральной территории сточными водами от выбросов автотранспорта 29
1.4. Акустическое загрязнение городской среды от воздействия автотранспорта 33
1.4.1. Воздействие шума от автотранспорта на городскую
среду 33
1.4.2. Воздействие вибрации от автотранспорта на городскую среду 36
1.5. Выводы по главе 1 45
Глава 2. Пофакторная оценка загрязнения окружающей среды автотранспортом. Натурные замеры исследуемых факторов 48
2.1. Планирование экспериментальных исследований 48
2.2. Выбор участка исследования и планирование натурных замеров 50
2.3. Изучение уровня загазованности на исследуемом участке
от автомобильного транспорта 53
2.4. Изучение уровня запыленности от автомобильного транспорта на исследуемом участке 56
2.5. Изучение уровня шума от автомобильного транспорта
на исследуемом участке 69
2.6. Изучение уровня вибрации от автомобильного транспорта
на исследуемом участке 73
2.7. Выводы по главе 2 81
Глава 3. Суммарная оценка экологической обстановки от воздействия автотранспорта на исследуемом участке 84
з
3.1. Алгоритм расчета пофакторной и комплексной оценок экологической обстановки городской среды от воздействия автотранспорта 84
3.2. Расчет экологической обстановки городской среды по разработанному программному продукту «ЭкоАвто» 93
3.3. Выводы по главе 3 99
Глава 4. Разработка системы мониторинга экологической обстановки городской среды. Система подбора защитных мероприятий 101
4.1. Обоснование системы мониторинга экологической обстановки городской среды от комплексного воздействия автотранспорта 101
4.2. Система подбора защитных мероприятий для улучшения экологической обстановки городской среды от комплексного воздействия автотранспорта 105
4.3. Выводы по главе 4 117
Заключение 119
Список используемой литературы 121
Приложения 139
Внедрения результатов исследований 176

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Развитие городов и транспортных систем способствует росту количества автотранспорта и увеличению автомобильных перевозок, что, в свою очередь, приводит к усилению отрицательных воздействий на экологическую обстановку городской среды.
За последнее время и в России, и в Волгограде в частности наблюдается значительный рост автомобильного парка. В соответствии с прогнозами предполагается дальнейшее увеличение числа транспортных единиц, что негативно скажется на экологическом состоянии окружающей среды.
В настоящее время в градостроительном проектировании оценка негативного воздействия автотранспорта на окружающую среду выполняется не всегда, а если и выполняется, то не комплексно, а по отдельным факторам. Основная причина этого - отсутствие простых и достаточно адекватных методик оценки.
Любой крупный город является транспортным узлом, в связи с чем экологическая обстановка в большинстве районов, а особенно в центральной части города, складывается неблагоприятная. В связи с загрязнением атмосферы, почвы и гидросферы выбросами транспорта, пылью, техническим шумом, вибрацией и отсутствием в необходимом объеме естественных и искусственных защитных мероприятий экологическая обстановка постоянно ухудшается. А это приводит к стрессу и дискомфорту населения, развитию и обострению различных заболеваний.
В связи с этим на протяжении последних десятилетий был проведен большой комплекс исследований по изучению воздействия вредных факторов на организм человека, обоснованию и внедрению мероприятий по улучшению окружающей среды. Этим вопросам посвящены работы многих российских и зарубежных ученых: Н.В. Аброськиной, В.Н. Азарова,
Э.Ю. Безуглой, М.Е. Берлянда, К.А. Буштуевой, Ю.А. Израэля, И.Л. Карагодиной, Ю.В. Кононовича, В.Н. Луканина, Г.Л. Осипова, В.П. Подольского, А.Д. Потапова, Б.Г. Пруткова, Е.П. Самойлюка,
В.Ф. Сидоренко, С.Е. Стеценко, Ю.Г. Фельдмана, С.Б. Чистяковой и др. Однако исследования проводились по отдельным факторам без учета комбинированного и временного фактора воздействия.
Для получения более полной информации об экологической обстановке в городе необходимо производить комплексную оценку негативных факторов влияния автотранспорта на человека и городскую среду.
Работа выполнена в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет» и Муниципальным контрактом на тему «Комплексная транспортная схема г. Волгограда на 2007-2025 гг.».
Цель работы - разработать метод комплексной оценки воздействия автотранспорта на экологическую обстановку городской среды и человека для обоснования системы мониторинга и защитных мероприятий.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Исследование пофакторного воздействия автотранспорта на городскую среду: загазованности, запыленности, шума и вибрации.
2. Анализ гигиенических исследований воздействия загазованности, запыленности, шума и вибрации от автомобильного транспорта для определения их негативного влияния на организм человека.
3. Разработка метода комплексной оценки воздействия автотранспорта на окружающую среду от исследуемых факторов: загазованности,
запыленности, шума и вибрации.
4. Разработка алгоритма расчета для пофакторной и комплексной оценок экологической обстановки городской среды от воздействия автотранспорта.
5. Разработка системы мониторинга загрязнений окружающей среды автотранспортом.
6. Разработка системы подбора и сочетания градостроительных мероприятий по защите жилой застройки от комплексного воздействия автотранспорта в крупных городах.
Основная идея работы состоит в обосновании системы мониторинга городской среды и подбора защитных мероприятий на основе пофакторной и комплексной оценок негативного воздействия автотранспорта на жилую застройку.
Методы исследования включали: аналитическое обобщение
известных научных и технических результатов, натурные, теоретические и лабораторные исследования, математическую обработку экспериментальных данных методами математической статистики и анализа с применением ПЭВМ.
Достоверность научных исследований и выводов работы обоснована применением классических положений теоретического анализа,
моделированием изучаемых процессов, планированием экспериментов и подтверждена удовлетворительной сходимостью полученных данных экспериментальных исследований в лабораторных и натурных условиях с результатами теоретических обобщений и данными других авторов.
Научная новизна работы заключается в том, что:
- впервые применен системный подход к комплексной оценке исследуемых факторов негативного воздействия автотранспорта (загазованности, запыленности, шума и вибрации);
- получены зависимости процентного содержания органической пыли на проезжей части, бордюре и в жилой застройке от интенсивности движения
автотранспортных средств;
- установлена зависимость концентрации пыли в окружающей среде от скорости ветра и распространение ее до жилой застройки;
- установлено наличие вибрации и определен уровень виброскорости от автомобильного транспорта у проезжей части и у линии жилой застройки;
- разработана балльная система оценок уровня экологической обстановки от автотранспорта по исследуемым факторам: загазованности, запыленности, шуму и вибрации;
- разработан алгоритм расчета для пофакторной и комплексной оценок экологической обстановки городской среды от воздействия автотранспорта;
- разработана научно обоснованная система мониторинга городской среды от комплексного воздействия автотранспорта;
- разработана методика подбора защитных мероприятий, позволяющая обеспечить комплексное снижение негативного воздействия автотранспорта на окружающую среду.
Практическое значение работы заключается в возможности контроля и прогноза антропогенного воздействия автотранспорта на окружающую среду и снижения его негативного воздействия защитными мероприятиями.
Реализация результатов работы:
- в работе Департамента городского хозяйства администрации Волгограда при выполнении Муниципального контракта на тему «Комплексная транспортная схема г. Волгограда на 2007-2025 гг.» апробирована система мониторинга городской среды от воздействия автотранспорта;
- при разработке системы градостроительного развития, озеленения и рекреации г. Волгограда в разделе «Концепция устойчивого развития г. Волгограда» апробирована система подбора защитных мероприятий;
- в работе Управления Роспотребнадзора по Волгоградской области апробирована система мониторинга окружающей среды от воздействия автотранспорта при совершенствовании системы социально-гигиенического мониторинга окружающей среды городов Волгоградской области;
- в работе комитета по градостроительству и архитектуре Волгограда для определения и снижения уровня экологической нагрузки на окружающую среду апробирована система подбора защитных мероприятий;
- в учебном процессе апробирован метод комплексной оценки экологической обстановки городской среды при дипломном проектировании, ведении лекционных и практических занятий по дисциплинам «Экология», «Основы транспортных систем и планирование движения» и «Экологическое строительство».
На защиту выносятся:
1. Результаты исследований пофакторного воздействия автотранспорта на городскую среду: загазованности, запыленности, шума и вибрации.
2. Результаты анализа гигиенических исследований воздействия загазованности, запыленности, шума и вибрации от автомобильного транспорта на организм человека.
3. Метод расчета комплексного воздействия автотранспорта на
окружающую среду.
4. Алгоритм расчета для пофакторной и комплексной оценок экологической обстановки городской среды от воздействия автотранспорта.
5. Система мониторинга загрязнений окружающей среды
автомобильным транспортом.
6. Система подбора защитных мероприятий по снижению негативного комплексного воздействия автотранспорта на городскую среду.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и получили одобрение на научно-практической конференции «2009 - год Нижне-Волжского региона в Южном региональном отделении РААСН» (г. Волгоград, октябрь 2009 г.); VI Международной научно¬практической конференции «Строительство в прибрежных курортных регионах» (г. Сочи, 17-21 мая 2010 г.); Международной научно-практической конференции «Устойчивое развитие городов и территорий: проблемы, пути решения, инновации» (г. Воронеж, октябрь 2010 г.); Международной научно¬практической конференции «Научный потенциал молодых ученых для инновационного развития строительного комплекса Нижнего Поволжья» (г. Волгоград, 24 декабря 2010 г.); ежегодных Международных научно-практических конференциях ВолгГАСУ «Молодежь и научно-технический прогресс в дорожной отрасли Юга России» (г. Волгоград, май 2005-2011 гг.).
Результаты исследований апробированы в комплексной дипломной работе на тему «Исследование и комплексная оценка негативного воздействия автомобильного транспорта на жилую застройку г. Волгограда» (студенты специальности 270105.65 «Городское строительство и хозяйство»
А.Ф. Пахомова и JI.H. Лоскутова). Дипломная работа представлена на всероссийских конкурсах дипломных проектов и работ и удостоена диплома I степени в г. Ростове-на-Дону, диплома за оригинальное научное решение в г. Пензе.

Список литературы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертационной работе решена актуальная задача выбора системы мониторинга и защитных мероприятий от таких технических средств как автотранспорт на основе разработанного метода комплексной оценки негативного воздействия автотранспорта на экологическую обстановку городской среды.
На основании полученных натурных, теоретических, экспериментальных и лабораторных исследований можно сделать
следующие выводы:
1. Исследовано пофакторное воздействие автотранспорта как источника загрязнения городской среды: загазованность, запыленность, шум и вибрация;
2. Впервые произведена оценка воздействия на городскую среду таких факторов, как запыленность и вибрация от автотранспорта;
3. Проведен анализ гигиенических исследований пофакторного воздействия автотранспорта на организм человека и выявлено суммарное воздействие факторов на определенные органы и системы организма человека;
4. Получены зависимости процентного содержания органической пыли на проезжей части, бордюре и в жилой застройке от интенсивности движения автотранспортных средств;
5. Установлена зависимость концентрации пыли в окружающей среде от скорости ветра и распространение ее до жилой застройки;
6. Определены зоны повышенного воздействия, превышающие нормативные значения, и произведена оценка состояния жилой застройки от воздействия автотранспорта с помощью предложенной автором балльной системы;
7. Разработан метод расчета комплексного воздействия автотранспорта на окружающую среду;
8. Разработан алгоритм расчета для пофакторной и комплексной оценок экологической обстановки городской среды от воздействия автотранспорта и подбора защитных мероприятий для снижения экологической нагрузки;
9. Обоснована необходимость и установлены размеры санитарно-защитных разрывов от проезжей части до жилой застройки для обеспечения комфортного и безопасного проживания людей вблизи передвижных источников загрязнения в зависимости от категории улиц и дорог;
10. Обоснована система мониторинга экологической обстановки на улицах города от воздействия автомобильного транспорта и определена частота проведения мониторинга в зависимости от категорий улиц и дорог города;
11. Разработана система подбора защитных мероприятий по снижению негативного комплексного воздействия автотранспорта в городской среде.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аброськина Н. В. Эколого-гигиеническое обоснование критериев благоустройства при комплексной оценке антропогенной нагрузки селитебных территорий : дис. ... канд. мед. наук. Волгоград : ВМА, 1999. 125 с.
2. Автотранспортное загрязнение придорожных территорий /
В. П. Подольский [и др.]. Воронеж : Изд-во Воронеж, гос. ун-та, 1999. 264 с.
3. Автотранспортные потоки и окружающая среда: учеб. пособие для вузов / В. Н. Луканин [и др.]. М.: ИНФРА-М, 1998. 408 с.
4. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды / Р. В. Малов [и др.]. М. : Транспорт, 1982. 200 с.
5. Агаркова А. П. Пылевые бури и их прогноз. М. : [б. и.], 1981. 100 с.
6. Азаров В. Н., Сергина Н. М., Ковалева А. В. Дисперсный анализ методом микроскопии с применением ПЭВМ // Экологическая безопасность и экономика городских и теплоэнергетических комплексов : материалы Междунар. науч.-практ. конф., (г. Волгоград, 18-20 мая 1999 г.). Волгоград :
Изд-во ВолгГАСА, 1999. С. 76.
7. Аксенов И. Я., Аксенов В. И. Транспорт и охрана окружающей
среды. М. : Транспорт, 1986. 176 с.
8. Александров В. Ю., Кузубова Л. И., .Яблокова Е. П. Экологические проблемы автомобильного транспорта : аналит. обзор. Сер. Экология. Новосибирск : ГПНТБ СО РАН, 1995. № 5. 122 с.
9. Алябьев Е. В., Латышевская Н. И., Фраймович М. И. Влияние акустического дискомфорта на формирование язвенной болезни желудка у подростков // Материалы 3-й Всероссийской конференции «Экология и здоровье детей - основа устойчивого развития общества». СПб., 1997. С. 115¬116.
Ю.Арамян П. А. Исследование влияния режимов движения автомобилей на концентрацию токсичных компонентов в отработавших газах : автореф. дис. ... канд. техн. наук. Тбилиси, 1968. 22 с.
11. Артамонов М. Д., Морин М. М., Обельнищий А. И. Вредные воздействия и токсикология отработавших газов и паров топлива, выделяемых автомобилем // Снижение отрицательных воздействий на окружающую среду. М. : Изд-во ВЗМИ, 1977. С. 3-27.