Петрухин В.А., Виженский В.А., Донченко В.В. Государственный научно-исследовательский институт автомобильного транспорта (НИИАТ)
Автотранспорт является одним из крупнейших загрязнителей атмосферного воздуха. В России на его долю в середине 90-х годов приходилось 80% выбросов свинца, 59% - оксида углерода, 32% - оксидов азота.
В Российской Федерации насчитывается более 150 городов с превалирующим вкладом выбросов автотранспорта в валовые выбросы (более 50%). В таблице 1 приведен список крупных городов с превалирующим вкладом выбросов автотранспорта в валовые выбросы более 50% при величине выбросов от автотранспорта не менее 50 тыс. тонн в год, и средние концентрации загрязняющих веществ в атмосфере этих городов.
Имеющиеся данные свидетельствуют, что практически во всех перечисленных в таблице 1 городах наблюдаемые содержания оксида углерода определяются выбросами автотранспорта.
Иначе обстоит дело с загрязнением атмосферы оксидами азота. В таких индустриальных центрах, как С.-Петербург, Новосибирск, Ижевск, Самара, выбросы оксидов азота автотранспортом не превышают 30% суммарного выброса этих веществ. Основной вклад в загрязнение окислами азота здесь принадлежит промышленным и энергетическим отраслям экономики.
К числу приоритетных загрязнителей атмосферы, поступающих в городскую атмосферу с отработавшими газами автомобилей, относятся свинец, бенз(а)пирен, летучие углеводороды. На долю первого из них приходится более 50% экономического ущерба от загрязнения атмосферы автотранспортом. Содержание бенз(а)пирена, одного из сильнейших канцерогенов, в атмосфере 17-ти (из 23 перечисленных в таблице 1 городов превышает предельно-допустимые нормы.
Даже в условиях экономического спада загрязнение природных сред в городах, как показывают наблюдения, не уменьшается. Это связано с особенностями автотранспорта как источника выбросов и сбросов загрязняющих веществ в атмосферу, отличающими их от стационарных (промышленных) источников выбросов.
Таблица 1
Города с превалирующим вкладом выбросов автотранспорта в валовые выбросы более 50% при величине выбросов от автотранспорта не менее 50 тыс. тонн в год и загрязнение атмосферы
| Город | % вклада выбросов автотранспорта | Средняя концентрация загрязняющих веществ (мг/куб.м) | |||||||
| Валовые выбросы | СО | NOx | С | NO2 | NO | БП | НСОН | С*/ | |
| Армавир | 90 | - | - | 3 | 0,03 | 0,04 | - | - | - |
| Йошкар-Ола | 89 | 96 | 87 | - | - | - | - | - | - |
| Сочи | 84 | 94 | 87 | 3 | 0,02 | 0,04 | 0,3 | - | - |
| Тюмень | 84 | 88 | 28 | 1 | 0,02 | 0,01 | 4,2 | 0,009 | - |
| Тамбов | 81 | 96 | 61 | 1 | 0,07 | 0,04 | 2,2 | - | - |
| Воронеж | 78 | 94 | 66 | 1 | 0,04 | 0,01 | 2,3 | 0,008 | 0,01 |
| Туапсе | 78 | - | - | 3 | 0,02 | - | - | - | - |
| Краснодар | 74 | 91 | 63 | 3 | 0,05 | 0,03 | 2,8 | 0,019 | - |
| Махачкала | 72 | 92 | 58 | 2 | 0,04 | 0,02 | 7,5 | - | - |
| Томск | 71 | 92 | 58 | 1 | 0,04 | 0,01 | 2,6 | 0,005 | 0,02 |
| Ростов - на - Дону | 67 | 85 | 36 | 2 | 0,04 | 0,14 | 4,8 | 0,002 | 0,06 |
| Екатеринбург | 67 | 85 | 36 | 1 | 0,03 | 0,03 | 3,7 | 0,01 | 0,03 |
| Москва | 66 | 97 | 41 | 2 | 0,08 | 0,13 | 1,1 | 0,01 | 0,01 |
| Астрахань | 65 | 90 | 38 | 2 | 0,03 | 0,02 | 0,5 | 0,004 | 0,05 |
| Пенза | 64 | 84 | 39 | 2 | 0,03 | 0,02 | 0,1 | 0,005 | - |
| С.-Петербург | 56 | 88 | 27 | 3 | 0,06 | 0,03 | 2 | 0,004 | - |
| Белгород | 56 | 75 | 45 | 1 | 0,02 | 0,02 | 1 | 0,002 | - |
| Новороссийск | 56 | 92 | 78 | 2 | 0,04 | 0,02 | 1,5 | 0,01 | - |
| Ижевск | 56 | 80 | 22 | 1 | 0,03 | 0,02 | 2,1 | 0,004 | - |
| Оренбург | 53 | 87 | 43 | 1 | 0,05 | 0,03 | 2,2 | 0,002 | - |
| Улан-Удэ | 53 | 79 | 33 | 4 | 0,06 | 0,03 | 12,8 | 0,005 | - |
| Самара | 51 | 84 | 27 | 2 | 0,04 | 0,02 | 1,2 | 0,019 | - |
| Новосибирск | 50 | 87 | 30 | 1 | 0,05 | 0,02 | 4 | 0,01 | 0,04 |
Специфика подвижных источников загрязнения (автомобилей) проявляется в низком расположении, пространственной распределенности и непосредственной близости к жилым районам. В результате при общей доле транспорта в массовом выбросе загрязняющих веществ в атмосферу, равной 35-60%, доля транспортных средств в загрязнении воздуха в городах достигает 70-90%. Все это приводит к тому, что автотранспорт создает в городах обширные и устойчивые зоны, в пределах которых в несколько раз превышаются санитарно-гигиенические нормативы загрязнения воздуха.
Получение информации о выбросах от автотранспорта в атмосферный воздух (инвентаризация выбросов) осуществляется тремя путями:
- сертификационным и эксплуатационным приборным контролем за выбросами транспортных средств;
- приборными измерениями параметров, характеризующих качество воздуха вблизи объектов транспортной инфраструктуры;
- расчетной инвентаризацией выбросов загрязняющих веществ в атмосферу (для городов и городских регионов, отдельных магистралей и транспортных объектов).
Как показывает анализ, для решения задач, связанных с моделированием загрязнения атмосферы и оценкой экологического риска здоровью населения, наиболее перспективным является использование методов расчетной инвентаризации выбросов.
На основе расчетного моделирования, основанного на имеющейся априорной информации об экологических характеристиках транспортных средств, их техническом состоянии, условиях и режимах эксплуатации, а также данных учета движения и транспортной работы, определяются участки транспортной сети, характеризующиеся наибольшим уровнем воздействия на окружающую среду, рассчитывается мощность выбросов загрязняющих веществ на этих участках.
На основе проведенных исследований в настоящее время НИИАТом разработан комплекс расчетных методик, позволяющих оценить массовый выброс загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных и передвижных источников транспорта. Такие методики разработаны для автотранспортных предприятий, авторемонтных предприятий и станций технического обслуживания, асфальтобетонных заводов, баз дорожной техники, автомагистралей и городских улиц.
Для обеспечения расчетов выбросов разработаны соответствующие компьютерные программы инвентаризации выбросов.
Разработана и реализована в виде компьютерной программы модель транспортного загрязнения атмосферы, в основу которой положена Гауссова схема расчета распространения примесей. Разработанная модель позволяет рассчитывать и строить на карте местности поля концентраций загрязняющих веществ (среднесуточные, максимальные разовые), выбрасываемых автомобилями и другими подвижными источниками. При расчетах элементы транспортной сети с определенной интенсивностью движения транспортных средств представляются в виде линейного источника конечной длины. Перекрестки представляются как площадные источники выброса загрязняющих веществ. В модели учитывается также эффект выведения примесей из атмосферы - осаждения и физико-химическая трансформация.
Адекватность модели была проверена на примере нескольких городов путем сопоставления результатов моделирования с данными регулярных измерений концентраций загрязняющих веществ на стационарных постах, а также в ходе специальных экспериментов вблизи крупных магистралей.
Разработанный комплекс компьютерных программ используется как для оценки воздействия на качество атмосферного воздуха различных действующих объектов транспортной инфраструктуры, так и для моделирования изменения концентраций основных загрязнителей при проведении комплексов различных мероприятий (градостроительных, по организации и регулированию дорожного движения, по улучшению организации перевозок, контролю выбросов транспортных средств и др.). С помощью выше названных моделей рассчитываются необходимые параметры для расчета экологического риска.
Стержнем концепции экологической безопасности в мире признана теория экологического риска. Экологическую опасность можно уменьшать, но нельзя устранить полностью. В этой связи возникает задача определения риска для человека и окружающей среды, включая уровень приемлемого риска.
Процесс принятия решения в условиях риска включает три основных этапа:
1. Оценка риска, которая направлена на идентификацию и количественное выражение рисков, являющихся следствием создания и эксплуатации объектов. Основным результатом должны быть количественные значения последствий, например, увеличение заболеваемости или смертности и их вероятностные распределения в применении к различным группам населения, подвергающегося данному вредному воздействию.
2. Анализ рисков, который имеет своей целью сравнение количественных величин рисков.
3. Управление риском, которое предусматривает перевод аналитических результатов оценки риска в организационно-технические решения. Цель управления риском состоит в определении очередности решений проблем риска, нахождения средств повышения безопасности и в оптимальном распределении ресурсов на безопасность.
В общем случае риск можно выразить как РИСК = ВЕРОЯТНОСТЬ х ПОСЛЕДСТВИЯ (УЩЕРБ)
Применительно к объектам транспорта в области управления экологическим риском следует считать:
- оценку отдаленных последствий для населения и окружающей среды от систематических выбросов загрязняющих веществ при нормальном функционировании объектов;
- оценку аварийной опасности объектов, в том числе при транспортировке опасных грузов на дорогах, железнодорожных магистралях, речных и морских путях.