автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Обеспечение экологически безопасного состояния площадок отдыха на автомобильных дорогах

с-

.До*;

московский государственный

/

автомобильно - дорожный институт (технический университет)

На правах рукописи

Осиновская Вероника Александровна

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОГО СОСТОЯНИЯ ПЛОЩАДОК ОТДЫХА НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ

Специальность 05.23.11 - Строительство автомобильных дорог и аэродромов

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -Заслуженный деятель науки рф д.т.н., проф. М.В. Немчинов

Москва 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................................................................................5

1. ЭКОЛОГИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ И ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЛОЩАДОК ОТДЫХА.

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА......................................................................................................................................9

1.1 Экологическое состояние автомобильных дорог................................................9

1.1.1 Отрицательные последствия автомобилизации..................................9

1.1.2 Источники загрязнения природной среды..........................................................10

1.1.3 Состав отработавших газов автомобилей и их воздействие

на природную среду..................................................................................................11

1.1.4 Современный уровень загрязнения природной среды на автомобильных дорогах..............................................................................................16

1.2 Принципы проектирования и строительства площадок отдыха

на автомобильных дорогах........................................................................................................................33

1.2.1 Назначение площадок отдыха...........................................................................34

1.2.2 Классификация площадок отдыха..................................................................34

1.2.3 Отечественные нормы проектирования площадок отдыха.. 40

1.2.4 Зарубежный опыт строительства площадок отдыха......................42

1.3 Выводы. Цель и задачи исследования......................................................................................45

2. ОЦЕНКА ФАКТИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПЛОЩАДОК ОТДЫХА НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ......................................................47

2.1 Обследование площадок отдыха на автомобильных дорогах..........47

2.2 Методы оценки экологического состояния придорожных территорий................................................................................................................................56

2.3 Оценка загрязнения воздушной среды на площадках отдыха.... 79

2.4 Оценка уровня загрязнения почвы и воды в зоне размещения площадок отдыха........................................................................................................................................................86

2.4 Акустическое и радиационное загрязнение придорожных

территорий Брянской области..............................................................................................................91

3. РАЗРАБОТКА ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРИНЦИПОВ

СТРОИТЕЛЬСТВА ПЛОЩАДОК ОТДЫХА............................................................................96

3.1 Динамики загрязнения атмосферного воздуха на придорожных территориях..................................................................................................................................................................................96

3.1.1 Загрязнение воздуха компонентами ОГ........................................................................96

3.1.2 Загрязнение воздушной среды пылью..............................................................99

3.2 Динамика акустического и вибрационного загрязнения придорожных территорий......................................................................................................................................101

3.2.1 Динамика акустического загрязнения................................................................................101

3.2.2 Вибрационное загрязнение придорожных территорий........................102

3.3 Вторичные факторы загрязнения природной среды от автомобильного транспорта..................................................................................................................................110

3.3.1 Возмущение воздушной среды........................................................................................................110

3.3.2 Грязеводное разбрызгивание..............................................................................................................113

3.4 Оценка влияния тяжелых металлов в почве на экологическую ситуацию площадок отдыха..............................................................................................115

3.4.1 Биоиндикация как метод оценки экологического состояния природной среды........................................................................................................................................................115

3.4.2 Методика оценки воздействия тяжелых металлов на окружающую среду методом биотестирования....................................................118

3.4.3 Анализ материалов лабораторных исследований..............................................119

3.5 Влияние площадок отдыха на растительность прилегающих территорий............................................................................................................................................................................................125

3.6 Оценка радиационного фактора....................................................................................................................130

4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ЭКОЛОГИЧЕСКИ

БЕЗОПАСНОСНОГО СОСТОЯНИЯ ПЛОЩАДОК ОТДЫХА.... 134

4.1 Экологические требования к площадкам отдыха....................................................134

4.2 Рекомендации по обеспечению экологически безопасного

состояния площадок отдыха..........................................................................................................................146

4.2.1 Рекомендации по размещению площадок отдыха в

продольном направлении................................................................................................................................147

4.2.2 Рекомендации по удалению площадок отдыха от дороги............148

4.2.3 Рекомендуемые защитные сооружения........................................................................149

4.2.4 Рекомендации по снижению уровня запыленности................................152

4.2.5 Рекомендации по защите площадок отдыха в зоне радиационного загрязнения......................................................................................................................154

4.2.6 Рекомендации по обустройству, содержанию и информационному обеспечению площадок отдыха........................................155

4.1 Оценка социально-экономической эффективности учета

экологических факторов при строительстве площадок отдыха..........157

Общие выводы по диссертации........................................................................................................................................161

Литература............................................................................................................................................................................................................164

Приложения..............................................................................................................................................................176

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Сегодня автомобильный транспорт вносит весомый вклад в жизнь общества и страны, занимая одно из ведущих мест по объему перевозок, обеспечивая работоспособность всех звеньев экономики. Быстрое увеличение автомобильного парка страны привело к значительному росту интенсивности движения на автомобильных дорогах; повысился технический уровень автомобилей и в результате значительно возросли скорости движения. Следствием этого является резкое увеличение загрязнения природной среды в местах проложения автомобильных дорог. Атмосферный воздух загрязняется выбросами токсичных веществ (угарного газа, окислов азота, серы, углеводородов, сажи), содержащихся в отработавших газах автомобилей и пылью, являющейся продуктом износа дорожных покрытий и автомобильных шин. Уровень транспортного шума на дорогах значительно превышает предельно допустимый. В результате движения по автомобильным дорогам большого количества тяжелых грузовых автомобилей и автопоездов, движущихся на больших скоростях, в зоне контакта колеса автомобиля и дорожного покрытия возникают колебания, которые распространяясь на прилегающие земли оказывают вибрационное ( разрушающее ) воздействие. Кроме того обострились проблемы грязеводного разбрызгивания и воздушных возмущений ( связанных с обтеканием воздушного потока кузовов автомобилей).

Процесс автомобилизации сопровождается ростом количества дорожно-транспортных происшествий: чем выше интенсивность и скорость движения, тем их количество больше. В целях снижения аварийности на дорогах строятся площадки отдыха, предназначенные для отдыха водителей и пассажиров, т.е. восстановления их физических и психических сил. Однако в настоящее время подавляющая часть этих площадок попала в зону повышенного загрязнения природной среды от автомобильного транспорта. В этих условие полноценный

отдых практически невозможен. Таким образом не решается главная цель строительства площадок отдыха - снижение уровня аварийности.

Кроме того, сами площадки отдыха, в связи с большим количеством отдыхающих, стали источником загрязнения и разрушения природной среды на прилегающих территориях. Все это ставит задачу пересмотра подхода к их строительству. При этом, с учетом соблюдения требований безопасности движения, важнейшим является экологический фактор.

Исследованиями загрязнения природной среды от автомобильного транспорта занимаются относительно недавно, как у нас в стране, так и за рубежом. Различные аспекты влияния автомобильного транспорта и дорог на окружающую среду рассмотрены в работах В.Ф. Бабкова / 4 /, А.Б. Дьякова /120 /, И.Е. Евгеньева / 27, 28 /, И.И. Леоновича / 46 /, М.В. Немчинова /59, 65, 57, 121 /, Н.П. Орнатского / 73, 75 /, А.П. Платонова / 85,86 /, П.И. Поспелова / 89, 92, 93 /, В.П. Подольского / 88 /, Я.В. Хомяка /117, 118/ и других исследователей. Однако на сегодняшний день еще очень мало, как расчетных, так и фактических данных об уровнях загрязнения территорий вдоль автомобильных дорог. Кроме того не разработаны экологические требования к состоянию природной среды в зоне влияния автомобильных дорог. Не рассматривались эти вопросы и применительно к площадкам отдыха.

Целью работы является обоснование требований к экологически безопасному состоянию площадок отдыха на автомобильных дорогах и разработка рекомендаций по его обеспечению.

Объектом исследования являются площадки отдыха на загородных автомобильных дорогах.

Научная новизна состоит в том, что:

■ впервые разработаны и обоснованы экологические требования к экологически безопасному состоянию площадок отдыха на автомобильных дорогах;

■ впервые проведена оценка влияния комплекса загрязнителей физической и химической природы на формирование экологической обстановки на площадках отдыха;

■ впервые рассмотрена совокупность физических факторов загрязнения среды, включающая вибрацию, возмущение воздушной среды, грязеводное разбрызгивание от автомобильного транспорта и радиацию, применительно к площадкам отдыха;

■ впервые в отрасли применен метод биотестирования при оценке характера воздействия тяжелых металлов на растительность придорожных территорий;

■ предложена новая методика оценки экологической безопасности по состоянию природной среды придорожных территорий;

Практическая ценность заключается в том, что разработаны рекомендации по обеспечению экологически безопасного состояния площадок отдыха, реализация которых позволит обеспечить улучшение условий отдыха водителей и пассажиров и тем самым способствовать повышению безопасности дорожного движения.

Реализация результатов работы. Материалы исследования использованы при составлении проекта нормативного документа «Показатели и нормы ■ экологического состояния автомобильных дорог», а также предложенные рекомендации приняты ГПРСП «Брянскавтодор» для внедрения при проектировании, строительстве и эксплуатации площадок отдыха на автомобильных дорогах Брянской области.

Апробация работы: Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 2-х международных научно-технических конференциях «Экология автотранспортного комплекса» ( г. Москва 1996 г.) и

«Решение экологических проблем в автотранспортном комплексе» ( г. Москва 1998 г. ), на 55-й ( 1997 г. ) и 56-й ( 1998 г. ) научно-исследовательских конференциях МАДИ ( ТУ ), а также на двух научно-технических конференциях в г. Брянске ( 1996, 1997 гг., БГИТА ).

По результатам исследования опубликовано 10 печатных работ: шесть статей, из них три статьи в сборнике научных трудов «Вклад ученых и специалистов в национальную экономику» ( г. Брянск 1996, 1997 гг.), две статьи в сборнике научных трудов «Повышение качества строительных работ, материалов и проектных решений» ( г. Брянск 1998 г. ), статья в сборнике научных трудов «Особенности проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог в Восточно-Сибирском регионе» (г.Иркутск 1998 г.), а также тезисы докладов на международных научно-технических конференциях «Экология автотранспортного комплекса» (г.Москва 1996 г.) и «Решение экологических проблем в автотранспортном комплексе» (г.Москва 1998г.), третьей Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности» (С.-Петербург, 1998 г.), на научно-практической конференции в г. Омске ( 1998 г. ).

На защиту выносятся:

1. Результаты исследования уровней загрязнения на действующих площадках отдыха.

2. Методика обоснования экологических требований к площадкам отдыха.

3. Экологические требования к площадкам отдыха.

4. Рекомендации по обеспечению экологически безопасного состояния площадок отдыха на автомобильных дорогах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений. Она содержит 175 страниц, включая 42 рисунка, 46 таблиц и 10 приложений. Список использованной литературы содержит 130 наименований работ российских и зарубежных авторов.

1. ЭКОЛОГИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ И ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЛОЩАДОК ОТДЫХА.

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Экологическое состояние автомобильных дорог

1.1.1 Последствия автомобилизации общества

Многогранность автомобилизации, как сложной социально - технико -экономической системы, определяет многосторонность ее взаимных связей с окружающей средой. Современная наука классифицирует связи человека и природы по трем основным направлениям: потребление ресурсов, загрязнение окружающей среды и негативные социальные последствия. Основные фрагменты данной классификации показаны на рис. 1.1.1 / 120 /.

Рис. 1.1.1 Классификация отрицательных последствий автомобилизации

1.1.2 Источники загрязнения природной среды

Общий уровень транспортных загрязнений и характер их распространения на придорожных территориях зависит от целого ряда факторов, которые можно объединить в две основные группы: дорожные и транспортные, т.е. обусловленные автомобильным транспортом и самой дорогой соответственно.

К дорожным факторам относятся: продольный профиль дороги и поперечный профиль земляного полотна, наличие и ширина разделительной полосы, число полос движения, наличие пересечений дорог в разных уровнях, вид, состояние и шероховатость покрытия. Например, конструкция земляного полотна влияет на ландшафт местности и эрозионные процессы; ровность, шероховатость и материал покрытия на расход топлива, а значит на объем выбросов загрязняющих веществ, тип укрепления обочин во многом определяет запыленность воздуха и т.д. Влияние геолого-географических факторов на уровень загрязнения различно. На равнинной местности отработавшие газы ветром разносятся дальше, нежели в пересеченной местности. Сама автомобильная дорога, являясь формой рельефа, влияет на распространение транспортных выбросов, в зависимости от ее расположения в выемке или насыпи / 113 /. Однако в связи с тем, что темой диссертационной работы является экологическое состояние площадок отдыха, загрязнения и воздействия на природную среду от автомобильных дорог не связанные с работой площадок отдыха в дальнейшем рассматриваться не будут.

Транспортные факторы оказывают наибольшее влияние на уровень загрязнений, так как они характеризуют параметры источника выбросов. К ним относятся: интенсивность движения, состав и скорость транспортного потока, эксплуатационное состояние автомобилей, объем и характер перевозимых грузов, подача звуковых сигналов.

1.1.3 Состав отработавших газов автомобилей и их воздействие на

природную среду

Загрязнение атмосферного воздуха, связанное с работой агрегатов автомобиля, имеет три основных источника в виде систем: выпуска двигателя, смазки и вентиляции картера, питания топливом. Наибольшая часть вредных веществ, выделяемых двигателем автомобиля, приходится на долю отработавших газов. Содержание опасных веществ в отработавших газах в значительной мере зависит от режима работы двигателя, его технического состояния, рода применяемого топлива, присадок к нему и т.д.

При сгорании топлива в цилиндрах двигателя реакция горения преобразует энергию топлива в тепловую, а затем - в полезную механическую работу, при этом часть энергии теряется ( эти потери составляют более 55 % ). Основная доля неиспользованной энергии переходит в тепло, остальная - в другие виды параметрического загрязнения. В результате реакции горения образуются токсичные компоненты: окись углерода ( СО ), несгоревшие углеводороды ( СН), включая и кислотосодержащие альдегиды, сажу. Также выделяются побочные продукты горения: окислы азота ( N0 х ), соединения кислорода и водорода с серой, которые имеются в топливах нефтяного происхождения или в присадках к энергоносителям и маслам. Эти составляющие, как правило, не дают довести реакцию горения до конца, т.е. до полного образования СОг и Н20.

В состав отработавших газов автомобилей входит примерно 250 раз