Влияние жд транспорта на окружающую. Влияние разных видов транспорта на экологию: цена комфорта. От резиновой пыли до ржавых кузовов

Дата создания: 2013/11/25

Этот вид транспорта носит как и положительный, так и отрицательный характер.

С одной стороны, железнодорожный транспорт по объему грузовых перевозок занимает первое место среди других видов транспорта, по объему перевозок пассажиров второе место после автомобильного транспорта.

С другой стороны, железная дорога оказывает отрицательное воздействие на экологию и здоровье людей. Это обусловлено прокладыванием новых линий, производственно-хозяйственной деятельностью предприятий, эксплуатацией железных дорог и подвижного состава, шумовых эффектов, сжиганием большого количества топлива, применением пестицидов на лесных полосах и др.

Общее воздействие железнодорожного транспорта на экологию:

• железнодорожный транспорт влияет на экологию как большой потребитель топливных, лесных и земельных ресурсов, минеральных и строительных материалов. Хотя по сравнению с другими видами транспорта (особенно автомобильным), он причиняет меньше экологического ущерба;
• структура негативного влияния железнодорожного транспорта на среду включает нарушение стойкости природных ландшафтов транспортной инфраструктурой путем развития эрозий и оползней;
• загрязнение атмосферы отработанными газами;
• постоянный рост уровня загрязнение земли нефтью, свинцом, продуктами выдувания и осыпания сыпучих грузов (уголь, руда, цемент).

Источники и виды загрязнения железнодорожным транспортом

Загрязнение атмосферы

Экологические преимущества железнодорожного транспорта состоят, главным образом, в значительно меньшем количестве вредных выбросов в атмосферу на единицу выполненной работы. Основным источником загрязнения атмосферы являются отработанные газы дизелей тепловозов. Исследования экологических служб показывают, что содержание в воздушной среде оксида углерода, оксидов азота, сернистого ангидрида превышает предельно допустимые максимально разовые концентрации для атмосферного воздуха. Это свидетельствует о существенном загрязнении воздуха железнодорожных станций отработавшими газами тепловозов. На расстоянии 150 м от станции оксиды азота обнаруживаются в тех же концентрациях, что и на станции.

Загрязнение воды

Ежегодно из пассажирских вагонов на каждый километр пути выливается до 200 м³ сточных вод, содержащих патогенные микроорганизмы. Это приводит к загрязнению железнодорожного полотна и окружающей природной среды. При мытье подвижного железнодорожного состава в почву и водоёмы переходят вместе со сточными водами синтетические поверхностно - активные вещества, нефтепродукты, фенолы, шестивалентный хром, кислоты, щелочи, органические и неорганические взвешенные вещества. Содержание нефтепродуктов в сточных водах при мытье локомотивов, фенолов при мытье цистерн из - под нефти превышают предельно допустимые концентрации. Многократно превышаются ПДК шестивалентного хрома при замене охлаждающей жидкости дизелей локомотивов. Во много раз сильнее сточных вод загрязняется почва на территории и вблизи пунктов, где производится обмывка и промывка подвижного состава.

Опасность влияния тепловых излучений на организм человека

На предприятиях железнодорожного транспорт к горячим производствам, в которых излучение оказывает существенное влияние на организм человека, относятся литейные и кузнечные участки, баббитозаливочные, пропиточные, термические и сварочные отделения, а также отдельные сварочные посты и секции тепловозов.

Наибольшей проникающей способностью обладают красные лучи видимого спектра и короткие инфракрасные лучи, глубоко проникающие в ткани и мало поглощаемые поверхностью кожи. Длительное воздействие коротких инфракрасных лучей вызывает катаракту глаз.

Сварочная дуга является мощным источником излучения как видимого, так и невидимого спектров. Видимый спектр оказывает слепящее действие. Невидимый спектр при длительном воздействии часто проводит к общей потери зрения, а при кратковременном - к светобоязни. Излучение сварочной дуги вызывает также ожоги незащищённых участков кожи лица и рук сварщиков.

Шум и вибрация при движении поездов и их влияние на здоровье жителей:

• шум от поездов вызывает негативные последствия, выражающиеся прежде всего в нарушении сна, ощущении болезненного состояния, в изменении поведения, увеличении употребления лекарственных препаратов и т. д.;
• восприятие шума поездов зависит от общего шумового фона. Так, на заводских окраинах городов он воспринимается менее болезненно, чем в жилых кварталах. Шум от вокзалов и особенно сортировочных станций вызывает более негативные последствия, чем шум от обычного движения поездов;
• основным источником шума вагонов являются удары колес на стыках и неровностях рельсов, а также трение поверхности катания и гребня колеса о головку рельса. Качение колес по сварному рельсу без выбоин и волнообразного износа приводит к образованию шума в широком диапазоне частот. Дефекты поверхности рельсов вызывают вибрации и удары, снижают устойчивость рельсов и верхнего строения пути в целом, приводят к износу подвижного состава и повышению уровня шума.

Способы улучшения экологической обстановки

Утилизация отходов железной дороги:

• Проведение системной работы по снижению отрицательного воздействия отходов производства и потребления на окружающую среду и максимальному вовлечению их в хозяйственный оборот в качестве источников сырья;
• Более 30% отходов используется в технологических процессах производства в качестве вторичного сырья, часть отходов обезвреживается на площадках структурных подразделений железных дорог, имеющих специальные мусоросжигательные установки

Современные технологии борьбы с шумом

На железных дорогах применяются новые пассивные и активные средства шумоподавления.

К пассивным средствам относятся полимерные прокладки, они устанавливаются между земляным полотном и щебёночным балластом, между шпалами и щебёночным балластом, между рельсами и шпалами. К этим же средствам относится шлифовка рельсов и колёс. Проведение таких мероприятий значительно сокращает шум и вибрацию и позволяет достичь уровня шумового воздействия на окружающую среду в пределах 35-40 дБА, это значительно ниже допустимого в дневное время суток уровня шума в 65 дБА.

Активные средства шумоподавления - современные системы, состоящие из микрофонов, динамиков и электронного устройства, которое анализирует спектр шума и формирует сложный гармонический сигнал, подающийся в динамики в противофазе источника шума. Сигналы накладываются друг на друга, образуя за динамиками область с низкими шумовыми показателями.

Железнодорожный транспорт оказывает отрицательное влияние на экологию и здоровье людей (особенно работников и людей, живущих близ железнодорожных линий).

Окружающая человека природная среда формировалась миллионы лет. Она состоит из:
искусственной среды, созданной людьми в процессе развития и создания промышленной, транспортной, энергетической, хозяйственно-бытовой и других инфраструктур;
естественной природной среды, которая формировалась в процессе эволюционного формирования Земли и жизни на ней. Природная среда включает в себя землю, почвы, недра, гидросферу, атмосферу, флору, фауну, ландшафты;
природных ресурсов, без которых невозможно существование и развитие общества.
Железнодорожный транспорт и его предприятия являются природопользо- вателями и постоянно воздействуют на природную среду. Уровень воздействия может находиться в допустимых равновесных и кризисных границах. Характер воздействия транспорта на окружающую среду определяется составом техногенных факторов, интенсивностью их воздействия, экологической весомостью воздействия на элементы природы. Техногенное воздействие может быть локальным от единичного фактора или комплексным - от группы различных факторов, характеризующихся коэффициентами экологической весомости, которые зависят от вида (механическое, тепловое, биологическое, химическое, электромагнитное и др.) воздействия, их характера (кратковременное, долговременное), объекта воздействия (функционирование железных дорог, их предприятий).
Железнодорожный транспорт по сравнению с прочими видами транспорта не является самым активным источником загрязнения природной среды, но в совокупности с объектами - загрязнителями других отраслей промышленности создает для нее серьезную угрозу.
Внедрение в практику все новых химических веществ приводит к тому, что большему числу работников приходится трудиться в зоне их воздействия.
Поэтому необходимо предусматривать меры, уменьшающие фактор риска для здоровья при контактах человека с токсичными и другими вредными веществами, использование для перевозки особо опасных грузов специализированных вагонов, не повреждающихся при авариях и сохраняющих герметичность, специальной особо прочной тары и т.д.
Состояние окружающей среды при взаимодействии с предприятиями же-лезнодорожного транспорта зависит от развития инфраструктуры для строительства железных дорог, производства и ремонта подвижного состава, производственного оборудования и других устройств, от интенсивности эксплуатации подвижного состава и других объектов отрасли.
Современный тип эколого-экономического развития страны в целом и железнодорожного транспорта, в частности, можно определить как техногенный тип экономического развития, т.е. природоемный, базирующийся на использовании искусственных средств производства, созданных без учета экологических ограничений. При этом наносится значительный экономический ущерб, являющийся стоимостной оценкой загрязнения окружающей среды и деградации природных ресурсов.
Наиболее опасными, с экологической точки зрения, предприятиями и объ-ектами железных дорог являются промывочно-пропарочные пункты для наливного подвижного состава, пункты дезинфекции вагонов для перевозки животных и биологически опасных веществ, шпалопропиточные и щебеночные заводы, ло-комотивные и вагонные депо, подвижной состав, перевозящий нефтепродукты и взрывчатые вещества. Экологическую безопасность могут нарушать и физические факторы, возникающие при работе объектов железнодорожного транспорта (шум, вибрация, электрические и электромагнитные поля, взрывы, пожары).
Воздействие железнодорожного транспорта на природу обусловлено строительством дорог, производственно-хозяйственной деятельностью предприятий, эксплуатацией железных дорог и подвижного состава, перевозками грузов и пассажиров, сжиганием большого количества топлива и др. Загрязнения накладываются на фоновые загрязнения от производственной, хозяйственно-бытовой деятельности общества, от объектов теплоэнергетики, промышленности, сельскохозяйственной и других видов деятельности. Часто в районах станций и узлов железных дорог загрязнения превышают допустимые нормы.
Факторы воздействия предприятий и объектов железнодорожного транспорта на окружающую среду можно классифицировать по следующим признакам:
механические (твердые отходы, механическое воздействие на почвы строительных, дорожных, путевых и других машин);
физические (тепловые излучения, электрические поля, электромагнитные поля, шум, инфразвук, ультразвук, вибрация и др.);
химические (воздействие химических веществ и соединений - кислот, щелочей, солей металлов, альдегидов, ароматических углеводородов, красок и растворителей, органических кислот и соединений, антисептиков для шпал и т.д., которые подразделяются на чрезвычайно опасные, высокоопасные, опасные и малоопасные);
биологические (воздействие макро- и микроорганизмов, бактерий, вирусов, простейших и их производных).
Эти факторы могут действовать на природную среду долговременно, сравнительно недолго, кратковременно или мгновенно.
Равновесие в природной среде обеспечивается поддержанием энергетического, водного, биологического, биогеохимического балансов. Количественные характеристики перечисленных балансов зависят от географического положения регионов, климатических условий, величины использования ресурсов, природных явлений и степени загрязнения окружающей среды предприятиями. Обеспечить равновесие в природе можно с помощью правовых, социально-экономических, организационных, технических, санитарно-гигиенических, биологических и других методов. Только при условии экологического баланса между функционирующими объектами железнодорожного транспорта и возможностями природной среды по восстановлению и самоочищению можно избежать экологического риска и обеспечить экологическую безопасность в регионе их размещения.
Взаимодействие природы и транспорта настолько глубоко и обширно, что возникла новая наука - транспортная экология, которая изучает и создает инженерные средства охраны и улучшения природы в зонах транспортных предприятий, в том числе по трассам дорог.
Главные направления транспортной экологии:
архитектурно-ландшафтное;
защита от загрязнения атмосферы, водных объектов, почв;
защита от шума и вибрации;
охрана фауны, флоры, памятников истории и культуры, возможных палеонтологических находок;
предупреждение дефляции и эрозии почв (рельефа);
организация обслуживания движения с наименьшим ущербом для природы;
снижение потребности в грунте при отсыпке насыпей и устройстве выемок;
образцовое обустройство и содержание полосы отвода.
на окружающую среду
Источники загрязнения окружающей природной среды на железнодорожном транспорте, оказывающие негативное воздействие на здоровье людей, делятся на две группы: стационарные и подвижные, их классификация приведена на рис. 32.1.
Для нормирования качества окружающей среды предусмотрены предельно допустимые нормы воздействия на окружающую среду, гарантирующие экологическую безопасность населения. К этим нормам относятся:
предельно допустимые или временно согласованные нормы выбросов в атмосферу вредных веществ (ПДВ, ВСВ);
предельно допустимые или временно согласованные нормы стоков в водоемы (ПДС, ВСС);
предельно допустимые нагрузки отходов производства на земли и почвы (ПДВ);
предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе, воде, почвах (ПДК) и др.
На стадии функционирования предприятий при их экологической паспортизации проводят измерение концентрации вредных веществ. Если концентрация вредных веществ выше ПДК, то предприятие получает предписание на снижение уровня воздействия на атмосферу, землю и воду и проведение приро-доохранных мероприятий.
Для осуществления перевозочной деятельности, погрузочно-разгрузочных операций, хранения грузов и выполнения работ по техническому обслуживанию и ремонту подвижного состава и верхнего строения пути железнодорожный транспорт не только потребляет такие природные ресурсы, как вода, атмосферный воздух и земля, но и загрязняет их. Рассмотрим более подробно источники, виды и объемы загрязнения.
Водные ресурсы. Предприятия железнодорожного транспорта используют воду на хозяйственно-питьевые, производственные нужды, для орошения и сельскохозяйственного водоснабжения. При водопользовании имеет место во- допотребление, которое может быть безвозвратным, повторным, оборотным. В целях рационального использования воды введены нормы водопотребления воды на одного жителя и на условную единицу перевозок или другой продукции, производимой на предприятиях отрасли. Только из собственных водозаборов, созданных на железных дорогах для обеспечения хозяйственно-бытовых и производственных нужд, ежегодно потребляется свыше 431 млн м воды. Потребление воды предприятиями железнодорожного транспорта снижается благодаря оборотному водоснабжению, доля которого в техническом водоснабжении со- ставляет 30-85%. Общий по отрасли объем водопотребления составляет около 473 млн м /год. В среднем предприятия одной железной дороги для удовлетворения своих нужд потребляет 20 млн м3/год.
Предприятия отрасли и перечень загрязнителей, которые попадают в водные бассейны, приведены в табл. 32.1.
Наряду с физическими и химическими загрязнителями может быть тепловое и микробное загрязнение вод. Общеотраслевой объем сточных вод, сбрасываемых всеми предприятиями в природные водоемы, составляет свыше 70 млн м3/год, в том числе в среднем на полигоне одной железной дороги - около 4 млн м3/год.
33
Следует отметить, что 1 м стоков загрязняет более 60 м чистой воды, так как содержит различные взвешенные частицы, нефтепродукты, фосфор, фенол, со-единения меди, железа и цинка, бензол, углеводороды и другие вещества, вредные для здоровья людей и снижающие срок эксплуатации основных производственных фондов транспорта.
Так, промывочно-пропарочная станция, проводя очистку цистерн от остаточных нефтепродуктов на основе пропарки внутренней полости цистерн и промывки их горячей водой, осуществляет сток объемом до 500 м /год, в котором содержатся бензол, ксилол и углеводороды общим весом до 15 кг на одну цистерну.
Атмосферный воздух. Под загрязнением атмосферного воздуха понимается увеличение концентрации физических, химических и биологических компонентов сверх того, что выводит природные системы из состояния равновесия.
Загрязнения могут быть природными или возникающими под влиянием деятельности человека, т.е. антропогенными (техногенными). По распространению в пространстве загрязнения подразделяются на глобальные, региональные и локальные. Практически все виды деятельности людей связаны с выделением в атмосферный воздух различных видов загрязнения.
На железнодорожном транспорте более 13 тыс. предприятий - стационарных источников - выбрасывают в атмосферу более 500 тыс. т вредных веществ. Распределение этих загрязнений характеризуется следующими данными: предприятия служб гражданских сооружений - 37,9%; локомотивные депо - 27,3%; вагонные депо - 10,8%; ремонтные заводы - 13,4%; щебеночные и шпалопро- питочные заводы - 1,6%; другие объекты - 9%.
Загрязнение сточных вод выбросами предприятий железнодорожного транспорта Предприятия, деятельность которых наносит наибольший ущерб водным бассейнам Ремонтные заводы, локо-мотивные и вагонные депо Шлалопропиточные заводы Промывочно- пропарочные станции Дезинфекционно- пропарочные станции Пункты подготовки вагонов Ингредиенты, загрязняющие сточные воды Нефтепродукты, щелочи, кислоты, минеральные и органические взвеси, поверхностно-активные вещества, хром, никель, медь, железо и др. Масла (каменноугольное и сланцевое пропиточное), скипидар, ацетон, органи-ческие кислоты и др. ор-ганические вещества Нефтепродукты (пла-вающие и эмульгиро-ванные), тетраэтилсви- нец, фенолы, различные взвешенные вещества, термическое загрязнение Остатки перевозимых грузов, дезинфекционные средства (каустическая сода, хлорная известь), минеральная взвесь и растворимые соли, возможность бактериального загрязнения Пыль, нефтепродукты, органические примеси, продукты коррозии ме-таллов, моющие средства
Большое количество загрязнений поступает от котельных и печей, исполь-зуемых на предприятиях отрасли. При сжигании топлива выделяются сажа, оксид углерода, оксиды азота, диоксид серы, пятиокись ванадия, окислы фосфора и другие вредные соединения. На щебеночных заводах при перевозке сыпучих грузов, их погрузке и выгрузке образуется пыль. На предприятиях по ремонту подвижного состава в атмосферу выбрасываются вредные вещества от процессов мойки, сварки, окраски, нанесения покрытий гальваническими способами, переработки пластмасс и древесины, испытания двигателей и других. Шпало- пропиточные предприятия выделяют в атмосферу антисептики (каменноугольное и сланцевое масло), различные химические соединения.
Выбросы от передвижных источников на железных дорогах составляют 1650 тыс. т вредных веществ. Загрязнение происходит в результате сжигания топлива. Наиболее неблагоприятными режимами работы являются малые скорости и «холостой ход» двигателя, когда в атмосферу выбрасываются загряз-няющие вещества в количествах, значительно превышающих выброс на нагрузочных режимах.
При работе двигателей внутреннего сгорания в атмосферу попадают оксид углерода, оксид азота, диоксид серы, углеводороды, альдегиды и сажа. На 1 т сгоревшего топлива приходится более 120 кг выбросов от дизельных и 400 кг от карбюраторных двигателей.
Загрязнение атмосферного воздуха характеризуется следующими данными: одна секция тепловоза выбрасывает в атмосферу 28 кг оксида углерода, 17,5 кг оксидов азота, до 2 кг сажи в час. На рельсосварочных предприятиях при использовании 1 кг сварочной проволоки в атмосферу выбрасывается 3060 г аэрозолей, содержащих окислы марганца, кремния, фториды. При обработке одного сварочного стыка рельса после сварки выделяется до 60 г пыли, содержащей окислы кремния, магния, алюминия. При нанесении лакокрасочных покрытий на изделия с вентиляционными выбросами уносится до 30% лакокрасочных материалов (ацетона, толуола, уайт-спирита и различных смол). При мойке подвижного состава в атмосферу попадают щелочи, поверхностно активные вещества и др.
Качество атмосферного воздуха - это совокупность свойств атмосферы, определяющая степень воздействия физических, химических и биологических
факторов на людей, растительный и животный мир, а также на конструкции и окружающую среду в целом. Основой оценки качества воздуха является гигиеническое регламентирование концентраций загрязняющих атмосферу веществ. Основными показателями качества атмосферного воздуха считаются предельно допустимые концентрации вредных веществ (ПДК) в атмосферном воздухе на высоте 2 м от поверхности земли.
Под ПДК понимается максимальная концентрация вредных веществ в атмосфере, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного воздействия. Загрязняющие атмосферный воздух вредные вещества по классу опасности подразделяются на: класс 1 - чрезвычайно опасные, класс 2 - высокоопасные, класс 3 - умеренно опасные, класс 4 - малоопасные.
ПДК основных загрязняющих атмосферу населенных пунктов веществ приведены в табл. 32.2. Специфические загрязнения обусловлены конкретным характером производства.
Предельно допустимые концентрации ряда загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов
Таблица 32.2 ПДК, мг/м3 Вещество максимальная разовая среднесуточная Класс опасности Азота диоксид 0,085 0,04 2 Азота оксид 0,6 0,06 3 Аммиак 0,2 0,04 4 Ангидрид сернистый 0,5 0,05 3 Ацетон 0,35 0,35 4 Бензин 5 1,5 4 Бензол 1,5 0,1 2 Бутан 200 - 4 Взвешенные вещества (пыль) 0,5 0,15 3 Водород фтористый 0,01 0,001 2 Дихлорэтан 3 1 2 Диэтилртуть - 0,0003 1 Загрязняющие вещества классифицируются на пары, газы, аэрозоли, смеси паров и аэрозолей. Дополнительными показателями качества воздуха являются его подвижность, температура, влажность, давление, величина излучений. Состояние воздуха в городах нельзя признать удовлетворительным.
Вещество ПДК, мг/м3 максимальная разовая среднесуточная Класс опасности Железа окись - 0,04 3 Железа хлорид - 0,004 2 Иод - 0,03 2 Кадмия окись - 0,001 2 Капролакгам 0,06 0,06 3 Кислота азотная 0,04 0,15 2 Кислота серная 0,3 0,1 2 Магния окись 0,4 0,05 3 Нафталин 0,003 0,003 4 Никеля окись - 0,001 2 Олова хлорид 0,5 0,05 3 Пыль хлопковая 0,5 0,15 3 Ртуть металлическая - 0,0003 1 Сажа 0,15 0,05 3 Сероуглерод 0,03 0,005 2 Сероводород 0,008 - 2 Скипидар 2 1 4 Толуол 0,6 0,6 3 Углерода окись 5 3 4 Фенол 0,001 0,003 2
Под выбросами понимается кратковременное или за определенное время (с, сут, год) поступление в окружающую природную среду загрязняющих веществ и физических излучений. Величина выбросов нормируется. В качестве нормируемых показателей приняты предельно допустимый выброс (ПДВ), вре-менно согласованный с организациями охраны природы выброс (ВСВ). Предельно допустимый выброс - это норматив, устанавливаемый для каждого конкретного источника, исходя из условия, что от источника и всей совокупности окружающих его источников приземная концентрация вредных веществ с учетом их рассеивания и фона не превышает нормативов качества воздуха. Кроме нормируемых выбросов, имеют место аварийные и валовые выбросы.
Выбросы характеризуются количеством загрязняющих веществ, их химическим составом, концентрацией, агрегатным состоянием.
Промышленные выбросы подразделяются на организованные и неорганизованные. Под организованными промышленными выбросами понимаются выбросы, поступающие в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы. Неорганизованные выбросы поступают в атмосферу в виде ненаправленных потоков в результате нарушения герметизации, невыполнения требований охраны атмосферы при погрузке и выгрузке грузов, нарушения технологии производства или неисправности оборудования.
По агрегатному состоянию выбросы подразделяются на четыре класса: I - газообразные и парообразные; II - жидкие; III - твердые, IV - смешанные. Газообразные выбросы - сернистый ангидрид, диоксид углерода, оксид и диоксид азота, фтористые соединения, сероуглерод, сероводород, хлор, синильная кислота, аммиак, фенол и др. Жидкие выбросы - кислоты, щелочи, растворы солей, растворы жидких металлов, органические соединения, синтетические материалы. Твердые выбросы - канцерогенные вещества, соединения свинца, органическая пыль, не-органическая пыль, сажа, смолы, синтетические и другие вещества.
По величине массы выбросы объединены в шесть групп, т/сут: первая группа - масса менее 0,01 включительно; вторая - от 0,01 до 0,1; третья - от 0,1 до 1; четвертая - от 1 до 10; пятая - от 10 до 100; шестая - свыше 100.
Основными параметрами, характеризующими выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, являются: вид производства, источник выделения вредных веществ (установка, устройство), источник выброса (труба и др.), количество источников выброса, координаты расположения выброса, высота источника выброса, диаметр устья трубы, параметры газовоздушной смеси на выходе из источника выброса (скорость, объем, температура), характеристика газоочистных устройств, виды и количество вредных веществ и др.
Вредные вещества, попадающие в атмосферу от транспортных предприятий, энергетических установок, перевозочных средств, растворяются в воздухе и переносятся движущимися потоками воздуха на большие расстояния. Рассеивание загрязнений приводит к снижению концентрации вредных веществ в зонах их выброса и одновременному увеличению площадей с загрязненным воздухом.
На характер распространения вредных веществ в атмосфере и величину зон загрязнения оказывают влияние метеорологические условия (горизонтальное и вертикальное движение масс воздуха, его скорость, температура, влажность, дождь, снег, наличие облаков). Кроме метеорологических факторов, на рассеивание загрязнений оказывают влияние рельеф местности, наличие лесов, водоемов, гор. Степень загрязненности атмосферы городов и населенных пунктов зависит от их планировки и озеленения.
Одним из свойств атмосферы является ее способность к самоочищению. Самоочищение атмосферного воздуха происходит в результате сухого и мокрого выпадения примесей, адсорбции их земной поверхностью, поглощения растениями, переработки бактериями и микроорганизмами и другими путями. Посадка деревьев, кустарников внутри и около предприятий, вдоль транспортных магистралей способствует очищению атмосферного воздуха от пыли, оксидов углерода, диоксидов серы и других веществ. Следует отметить, что одноярусная посадка деревьев снижает концентрацию примесей в воздухе на 10%, а двухъярусная - на 65%. Наилучшей поглощающей способностью в отношении диоксида серы обладают тополь, ясень, липа. Одно взрослое дерево липы может аккумулировать в течение суток десятки килограммов диоксида серы, перерабатывая его в безвредное вещество. Огромная роль в очищении атмосферного воздуха принадлежит почвенным бактериям и микроорганизмам. При температуре 15-35°С микроорганизмы перерабатывают на 1 км до 81 т в сутки оксидов и диоксидов углерода.
Возможности природы по самоочищению имеют ограничения, что следует учитывать при определении нормативов ПДВ. Выбросы в атмосферу подлежат очистке. Под очисткой понимается отделение от выбросов вредных веществ.
Земля. Земля - важнейшая часть окружающей среды, характеризующаяся пространством, рельефом, климатом, почвенным покровом, растительностью, водами. Она является главным средством производства в сельском хозяйстве и пространственным базисом для размещения предприятий отраслей народного хозяйства.
При строительстве и реконструкции объектов железнодорожного транспорта осуществляется отвод земельных угодий как в постоянное, так и во временное пользование. Размещение земляного полотна, искусственных сооруже-ний, производственных и жилищно-бытовых зданий и других сооружений обусловливает необходимость отвода земли в постоянное пользование. Закладка карьеров, строительство временных подъездных дорог, поселков строителей требуют временного отвода земельных угодий. Отвод земель под объекты отрасли во временное пользование распределяется следующим образом: карьеры и резервы - 62%; временные автодороги - 27%; временные поселки строителей - около 5%; другие объекты - 6%. Средняя площадь отводимых земель в расчете на 1 км строительной длины линии составляет 9,25 га, в том числе площадь постоянного отвода - 7,24 га (78%), площадь временного отвода - 2,01 га (22%). Земля, отводимая под постоянные сооружения, изымается навечно, что приводит к выбытию ее из сельскохозяйственного оборота, нарушению внутрихозяйственного землеустройства, изменению порядка севооборота, созданию помех в применении мелиорации и современной агротехники.
В результате антропогенного воздействия земли и почвы загрязняются, что приводит к снижению их плодородия, а в некоторых случаях - к выводу их из сферы сельскохозяйственных угодий. Под загрязнением земли понимается насыщение ее поверхностных слоев физическими, химическими и биологическими компонентами, которые отрицательно влияют на окружающую природную среду и плодородие почв.
Основными источниками загрязнения территорий предприятий железно-дорожного транспорта являются нефтепродукты, перевозимые грузы, выбросы и стоки от гальванических, сварочных, окрасочных производств и мойки подвижного состава. Площадь загрязненной территории на предприятиях железнодорожного транспорта составляет 10-30% их общей площади.
В соответствие с земельным и природоохранным законодательством определены нарушения, вызывающие загрязнения и деградацию земель (рис. 33. 2).
Класс опасности устанавливается по ряду показателей, в том числе по ПДК в почве: I класс - менее 0,2; II - от 0,2 до 0,5; III - свыше 0,5 мг загрязняющих веществ на кг почвы.
По степени загрязнения почвы подразделяются на сильнозагрязненные, среднезагрязненные, слабозагрязненные. В сильнозагрязненных почвах количество загрязняющих веществ в несколько раз превышает ПДК. Они имеют низкую биологическую продуктивность и существенное изменение физико- химических, химических и биологических характеристик, в результате чего содержание химических веществ в выращиваемых культурах превышает нормы. В среднезагрязненных почвах превышение ПДК незначительно, что не приводит к видимым изменениям свойств почв. В слабозагрязненных почвах содержание химических веществ не превышает ПДК, но выше фона.
По степени устойчивости к химическим загрязнениям и характеру ответной реакции почвы подразделяются на очень устойчивые, среднеустойчивые, малоустойчивые. Степень устойчивости почв и химических загрязнений харак-теризуется такими показателями, как гумус почв, кислотные окислительно- восстановительные свойства, биологическая активность, уровень грунтовых вод, доля веществ, находящихся в растворимом состоянии, и др.
Функционирование предприятий железнодорожного транспорта и его энергетических установок вызывает региональные и даже глобальные загрязнения почв. Региональные загрязнения почв могут вызываться кислотными дождями, выпадающими вблизи крупных предприятий, выбрасывающих в атмосферу вредные сернистые, углекислотные и другие газы. Природные процессы (миграция, превращение, разложение, вымывание, выветривание, солнечная радиация, климат) способствуют самоочищению почв. Защитная способность почв по самоочищению имеет определенные пределы, которые следует учитывать при организации производственной и хозяйственно-бытовой деятельности.

Влияние железнодорожного транспорта на экологическую обстановку весьма ощутимо. Оно проявляется прежде загрязнением воздушной среды, водной и земель при строительстве и эксплуатации железных дорог. Успешное функционирование и развитие железнодорожного транспорта зависит от состояния природных комплексов и наличия природных ресурсов , развития инфраструктуры искусственной среды, социально-экономической среды общества. Состояние окружающей среды при взаимодействии с объектами железнодорожного транспорта зависит от инфраструктуры по строительству железных дорог, производству подвижного состава, производственного оборудования и других устройств, интенсивности использования подвижного состава и других объектов на железных дорогах, результатов научных исследований и их внедрения на предприятиях и объектах отрасли.

Степень воздействия железнодорожного транспорта на окружающую среду оценивают по уровню расходования природных ресурсов и уровню загрязняющих веществ, поступающих в природную среду регионов, где расположены предприятия ж.-д. транспорта. Все источники загрязнений окружающей среды по характеру функционирования делятся на стационарные и передвижные. Стационарными источниками являются локомотивные и вагонные депо, заводы по ремонту подвижного состава, пункты подготовки подвижного состава, котельные, пропарочно-пропиточные заводы. К передвижным источникам относятся магистральные и маневровые тепловозы, путевые и ремонтные машины, автотранспорт, промышленный транспорт, рефрижераторный состав, пассажирские вагоны и т.п. В свою очередь, стационарные источники по сложности и числу технологических процессов неравнозначны и могут создавать загрязнения не одного, а нескольких видов.

В целом, факторы воздействия объектов железнодорожного транспорта на окружающую среду можно классифицировать по следующим признакам:

Механическое воздействие (твердые отходы, воздействие дорожной техники на почву);

Физическое (тепловое излучение, электромагнитные поля , ультра и инфразвук, вибрация, радиация);

Биологическое (макро и микроорганизмы, бактерии , вирусы);

Эстетическое (нарушение ландшафтов, осушение, заболачивание).

Эти факторы могут действовать на природу долговременно, сравнительно недолго, кратковременно и мгновенно.

Эволюция развития человечества и создание индустриальных методов хозяйствования привели к образованию глобальной техносферы, одним из элементов которой является железнодорожный транспорт. Природная среда при функционировании элементов техносферы является источником сырьевых и энергетических ресурсов и пространства для размещения ее инфраструктуры. Успешное функционирование и развитие железнодорожного транспорта зависит от состояния природных комплексов, наличия природных ресурсов, развития инфраструктуры искусственной среды и социально-экономической среды общества.

В свою очередь состояние окружающей среды при взаимодействии с объектами железнодорожного транспорта зависит от инфраструктуры по строительству железных дорог, производству, ремонту и эксплуатации подвижного состава, производственного оборудования, интенсивности использования подвижного состава и других объектов на железных дорогах, результатов научных исследований и их внедрения на предприятиях и объектах отрасли. Достаточно сказать, что железнодорожный транспорт потребляет до 7% добываемого топлива, 6% электроэнергии и 4,5% леса.

Поэтому уровень воздействия железнодорожного транспорта на окружающую среду достаточно велик. Характер влияния транспорта на природу определяется составом технических факторов, интенсивностью их воздействия, экологической весомостью этих воздействий на элементы окружающей среды. Загрязнение от объектов железнодорожного транспорта накладываются на загрязнения от хозяйственно-производственной деятельности предприятий и коммунальных служб городов. Техногенное воздействие на окружающую среду может носить локальный (от единичного фактора) или комплексный (от группы различных факторов) характер. Эти воздействия, как правило, характеризуются различными коэффициентами экологической опасности в зависимости от вида воздействия и их характера, а также объекта воздействия.

Для оценки уровня воздействия объектов железнодорожного транспорта на экологическое состояние окружающей среды используются следующие интегральные характеристики:

Абсолютные потери окружающей среды, выраженные в конкретных единицах измерения состояния биоценозов (флоры, фауны, почвы, морей);

Компенсационные возможности экосистем, характеризующие их восстанавливаемость в естественном или искусственном режимах, созданных принудительно;

Опасность нарушения природного баланса, возникновение потерь и локальных экологических сдвигов, которые могут вызвать экологический риск и кризисные ситуации в окружающей среде;

Уровень экологических потерь, вызванных воздействием объектов железнодорожного транспорта на окружающую среду.

Эти характеристики и позволяют определить экологическую безопасность в районах расположения транспортных объектов. Воздействие объектов железнодорожного транспорта на окружающую среду, как уже отмечалось, обусловлено строительством железных дорог и транспортной инфраструктуры, производственно-хозяйственной транспортных предприятий, эксплуатацией железных дорог и подвижного состава, сжиганием большого количества топлива, применением пестицидов на полосах отчуждения и др. Строительство и эксплуатация железных дорог связано с загрязнением природных комплексов, выбросами в атмосферу, стоками в водоемы и отходами. Железные дороги прокладываются на сложившихся путях миграции животных, нарушают их развитие и даже приводят к гибели целых сообществ и видов.

Системный подход при изучении взаимодействия транспорта с окружающей средой. Уровни и нормы воздействия на природную среду

Системный подход - направление методологии научного познания и социальной практики, в основе которого лежит исследование объекта как системы. Системный подход способствует адекватной постановке проблем в конкретных науках и выработке эффективной стратегии их изучения. Методологическая специфика системного подхода определяется тем, что он ориентирует исследователя на раскрытие целостности объекта и обеспечивающих ее механизмов, на выявление многообразных типов связей сложного объекта и сведение их в единую теоретическую картину. Системный подход занимает одно из ведущих мест в научном познании, в том числе в экологии и при решении природоохранных задач.

Природно-техническая система, с точки зрения системного подхода, представляет собой многофакторное и многокомпонентное образование. Границы природно-технической системы определяются базисом, который представляет предмет исследования. В данной работе предмет исследований - это природно-техническая система, ограниченная горнопромышленным комплексом Среднего Урала.

Развитие систем идет от простого к сложному, или критерием сложности любой системы (в том числе и природно-технической) является ее разнообразие.

Изменение системы может идти как по пути увеличения разнообразия, так и по пути уменьшения, но в любом случае развитие ее будет прогрессивным только тогда, когда оно не «выходит» за пределы природной траектории (фоновые или санитарно-гигиенические нормативы).

Возрастающее воздействие хозяйственной деятельности на природную среду и его негативные последствия остро поставили вопрос о регулировании качества той среды, в которой живет и разносторонне проявляет себя человек.

Качеством ОПС надлежащего уровня считается такое состояние ее экологических систем, которое постоянно и неизменно обеспечивает процесс обмена веществ, энергии и информации между природой и человеком и беспрепятственно воспроизводит и обеспечивает жизнь. Оно поддерживается прежде всего самой природой путем саморегуляции, самоочищения от вредных веществ и явлений.

Нормирование качества ОПС представляет собой прежде всего деятельность по установлению нормативов (показателей) предельно допустимых воздействий на окружающую среду. При этом учитывается наиболее распространенный и к тому же опасный вид отрицательного воздействия загрязнения ОПС. Под ним, как известно, понимают физическое, химическое, биологическое изменение последней, вызванное антропогенной деятельностью и содержащее угрозу причинения вреда жизни и здоровью человека, состоянию растительного и животного мира экологических систем природы.

Нормативы качества ОПС подразделяются на три группы: санитарно-гигиенические, экологические (производственно-хозяйственные) и комплексные, сочетающие в себе признаки первой и второй групп.

К санитарно-гигиеническим показателям относятся нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ (химических, биологических), физических воздействий и др., нормативы санитарных, защитных зон, предельно допустимых уровней (ПДУ) радиационного воздействия и др. Целью создания таких нормативов является определение показателей качества окружающей среды применительно к здоровью человека. Это наиболее разработанная часть нормативов качества ОПС.

Вторую группу образуют экологические нормативы. Возглавляют данную гpynny нормативы выбросов и сбросов вредных веществ. Они устанавливают требования непосредственно к источнику вредного воздействия, ограничивая его деятельность определенной пороговой величиной выброса (сброса).

Главная цель вспомогательных норм и правил состоит в обеспечении единства в употребляемой терминологии, в деятельности организационных структур и правовом регулировании экологических отношений.

Характеристика наиболее распространенных загрязнителей окружающей природной среды на объектах железнодорожного транспорта: неорганические соединения (оксид углерода, диоксид серы, оксиды азота).

Под загрязнением окружающей среды следует понимать "изменение свойств среды (химических, механических, физических, биологических и связанных с ними информационных), происходящие в результате естественных или искусственных процессов и приводящие к ухудшению функций среды по отношению к любому биологическому или технологическому объекту". Используя различные элементы окружающей среды в своей деятельности, человек изменяет её качество. Часто эти изменения выражаются в неблагоприятной форме загрязнения.

Загрязнение окружающей среды — это поступление в нее вредных веществ, могущих нанести ущерб здоровью человека, неорганической природе, растительному и животному миру или стать помехой в той или иной человеческой деятельности.

Из-за больших количеств поступающих в среду отходов человеческой деятельности способность окружающей среды к самоочищению находится на пределе. Значительная часть этих отходов чужда природной среде: они либо ядовиты для микроорганизмов, разрушающих сложные органические вещества и превращающих их в простые неорганические соединения, либо вообще не разрушаются и поэтому накапливаются в различных частях окружающей среды.

Около половины годового промышленного производства этого металла различными путями попадает в океан. Заражение морепродуктов неоднократно приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. Свинец - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свинец активно рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания. Миграционный поток свинца с континента в океан идет не только с речными стоками, но и через атмосферу.

Характеристика наиболее распространенных загрязнителей окружающей природной среды на объектах железнодорожного транспорта: шум, вибрация; радиоактивное, электромагнитное излучения; тепловое загрязнение.

Радиоактивное загрязнение и здоровье человека .

Радиация по самой своей природе вредна для жизни. Малые дозы облучения могут “запустить” не до конца еще установлен-ную цепь событий, приводящую к раку или к генетическим повреждениям. При больших дозах радиация может разрушать клетки, повреждать ткани органов и явиться причиной скорой гибели организма.

Отдельные загрязняющие вещества вызывают специфические симптомы отравления.

Например, хроническое отравление фосфором первоначально проявляется болями в желудочно-кишечном тракте и пожелтением кожаного покрова. Эти симптомы сопровождаются потерей аппетита и замедлением обмена веществ. В дальнейшем отравление фосфором приводит к деформации костей, которые становятся все более хрупкими. Снижается сопротивляемость организма в целом.

Медики установили прямую связь между ростом числа людей, болеющих аллергией, бронхиальной астмой, раком, и ухудшением экологической обстановки в данном регионе. Достоверно установлено, что такие отходы производства, как хром, никель, бериллий, асбест, многие ядохимикаты, являются канцерогенами, то есть вызывающие раковые заболевания. Еще в прошлом веке рак у детей был почти неизвестен, а сейчас он встречается все чаще и чаще. В результате загрязнения появляются новые, неизвестные ранее болезни. Причины их бывает очень трудно установить.

Водопользование и водопотребление. Источники загрязнения воды на объектах железнодорожного транспорта. Нормирование качества воды в водоемах.

Вода - это среда, в которой возникла жизнь и в которой обитает большая часть видов живых организмов. Поэтому при нормировании качества природных вод необходимо заботиться о воде не только как о ресурсе, потребляемом человеком, но и беспокоиться о сохранении равновесия в водных экосистемах.

Выделяют три вида водопотребления:

· хозяйственно-питьевое - использование водных объектов в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности;

· культурно-бытовое - использование водных объектов для купания, занятия спортом и отдыха;

· водоёмы рыбохозяйственного назначения - водные объекты, используемые для сохранения и воспроизводства различных видов рыб.

Железнодорожный транспорт является крупным потребителем пресной воды. Сточные воды предприятий железнодорожного транспорта делятся на производственные, хозяйственно-бытовые и поверхностные.

- Объем и состав производственных стоков зависит от типа техно-ло-гического процесса предприятия

- Характеристика сточных вод предприятий железнодорожного транспорта

Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воде. Контроль качества воды. Условия сброса сточных вод в канализацию

Проблема очистки сточных вод уже давно является одним из основных вопросов экологической безопасности. К сожалению, и в промышленных масштабах, и в условиях применения бытовых канализационных сетей достаточно часто уделяется недостаточное количество внимания на предварительную подготовку стоков.

Поэтому в систему центральной канализации зачастую попадают всевозможные отходы, в которых значительно превышаются ПДК сточных вод (предельно допустимые показатели) по различным критериям.

Основными характеристиками являются:

• Количество взвешенных и плавающих примесей.
• БПК сточных вод, характеристика определяющая количество кислорода, необходимого для биохимического окисления веществ органического происхождения, имеющихся в стоках. То есть, чем более загрязнены стоки, тем большим будет это значение.
• ХПК сточных вод, определяет количество кислорода, необходимого для химического разложения органических примесей.
• Содержание различных химических веществ, способных нанести вред как человеку, так и окружающей среды.
• Кислотность стоков.

Допустимые значения показателей по СанПиН 2.1.5.980-00

Исходя из этих показателей, определяется, возможно ли осуществлять выпуск сточных вод в водоемы.

Способы очистки сточных вод. Расчет допустимого состава сточных вод. Замкнутые системы водопользования на предприятиях железнодорожного транспорта

Очистка сточных вод в современно ключе позволяет очень эффективно выполнить очистные операции, начиная устранением запаха и заканчивая откачкой или повторным использованием канализационных вод. На данном временном этапе технологии предлагают различные методы очистки сточных вод, которые различаются и по способу очистки, и по цене. Если говорить конкретно, то наиболее эффективные способы очистки сточных вод разделяются на 3 вида:

Механический.

Биологический.

Физико-химический.

Механическая очистка сточных вод определяется как начальный этап очистных мероприятий. Главная его задача заключается в удалении крупнодисперсных примесей путем использования фильтров грубой очистки. Диапазон возможностей механической очистки довольно обширен, в случае применения в системе очистки бытовых сточных вод удается удалить до 60% примесей. А при использовании в промышленных масштабах возможна очистка сточных вод на 90%. Именно таким образом производится очистка сточных вод от нефтепродуктов на автомойках или НПЗ. Кроме этого стоит сказать, что механические способы очистки являются самыми дешевыми. Существуют 3 ключевых технологических способа механической очистки канализационных вод: отстаивание; процеживание; фильтрование.

В этой связи очень часто применяется такое понятие, как анаэробная очистка сточных вод. Дело в том, что на английском языке слово «аnaerobic» является определяющим для процесса разложения сточных вод и отходов, при котором главный акцент делается на отсутствии, а вернее дефиците кислорода. В своей основе этот метод базируется на функционировании системы сточная вода-«активные ил» и отличается включением сложной многоуровневой структуры. Биологическая очистка сточных вод подразумевает принцип биологического окисления, которые включается вследствие целого комплекса связанных друг с другом процессов различной сложности. В данном случае речь идет и о механизме обмена электронов, принадлежащих взаимодействующим компонентам, и о сложнейшем взаимодействии биоценоза с внешней средой.

Основывается на взаимной реакции между обрабатываемой жидкостью и специальным реагентом: коауглянтом или флокулянтом. Этот компонент вступает во взаимодействие с растворимыми соединениями, которые затем подвергаются фильтрации в ходе механической очистки сточных вод. Загрязнители же, остающиеся в растворимой форме, в результате применения метода физико-химической очистки трансформируются в безвредную форму. В данном случае имеет место очистка воды от железосодержащих компонентов и солей жесткости. Однако далеко не всегда этот способ очистки позволяет удалить все вредные примеси.

В системах очистного водообеспечения безвозвратные потери воды (испарение, унос ветром или разбрызгивании, образование осадков), компенсируется дополнительным, так называемым подпиточным количеством свежей воды из источника питьевой воды. Общее количество подпиточной воды не превышает 5-10% от циркулирующего в системе. Поскольку требования к воде в различных технологических процессах резко отличаются, то создаются технологические оборотные контуры воды (1,2 и более), каждый из которых объединяют в однородные технологические, близкие по характеру находящихся в воде загрязнений. Очистка оборотной воды производится на очистных участках контура.

Для ликвидации избытка контурной воды за счет конденсата греющего пара воду заливают из поверхностных источников, а загрязнения, отделенные в очистных сооружениях (всплывшие нефтепродукты и осадок), выводят своевременно из оборотного цикла. В процессе эксплуатации предусматривается периодическая или непрерывная продувка или подпитка контура для восполнения потерь воды.

При проектировании водооборотных систем водопользования предприятий. Должны соблюдаться следующие принципы:

Сточная вода после промежуточной очистки должна использоваться в том же технологическом процессе, где она возникла;

Качество очищенной воды не должно ухудшать параметры технологического процесса;

Качество очищенной воды должно обеспечивать создание бессточных систем, по возможности без дополнительного применения чистой водопроводной воды;

Качество воды в пределах установленного уровня должно обеспечиваться известными методами очистки воды применительно к каждому технологическому процессу.

При создании замкнутых систем водопользования ремонтного предприятия его оборудование разбивается на три группы:

Котлы паровые, энергетическое оборудование, гальванические ванны, где используется чистая водопроводная вода;

Стенды для испытания двигателей, термические ванны, градирни, где можно использовать воду со следами масла, органических и минеральных загрязнений (техническую воду);

Моечные ванны и установки, где можно использовать воду с допустимыми нормами загрязнений.

Каждая группа оборудования кольцуется и обеспечивается соответствующими водораспределительными и очистными устройствами.

Применение замкнутых систем водопользования на предприятиях позволяет сократить расход воды на производственные нужды в 7-10 раз, химических реактивов на приготовление растворов и электролитов в 1,5-2 раза; исключить залповые сбросы загрязненных сточных вод; обеспечить охрану водоемов; снизить загрузку городских очистных устройств.

Ключевые слова

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы - Пронин Анатолий Павлович

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы - Пронин Анатолий Павлович

• Анализ уровней сверхнормативного шумового воздействия от железнодорожного транспорта

  2015 / Курепин Д.Е.

• Прогнозирование уровней шума от высокоскоростных поездов

  2017 / Титова Тамила Семеновна, Иванов Николай Игоревич, Шашурин Александр Евгеньевич, Бойко Юлия Сергеевна

• Применение биологических и механических барьеров для снижения шумового воздействия на объектах железнодорожного транспорта

  2011 / Матвеева А. А.

• Современные подходы к контролю шума от подвижного состава и созданию шумовых карт железных дорог

  2015 / Зеленько Ю.В., Мямлин С.В., Недужая Л.А.

• Геоэкологические проблемы при транспортировке полезных ископаемых железнодорожным транспортом

  2017 / Курепин Дмитрий Евгеньевич

• Взаимодействие автотранспортного комплекса с окружающей средой

  2011 / Чооду Остап Андреевич

• Расчётные схемы определения шума от железнодорожного транспорта

  2016 / Куклин Д.А., Матвеев П.В.

• Технические решения по снижению шума от высокоскоростных железнодорожных магистралей

  2015 / Титова Т.С., Шашурин А.Е., Бойко Ю.С.

• Проблема защиты от шума

  2011 / Иванов Н.И., Буторина М.В., Минина Н.Н.

From its fi rst day the railways, along with a huge positive impact on the economic development of the regions where they have been built, were cau sing irreparable damage to the ecology of these regions. They were destroying the natural landscape, resulted to the death or to the fragmentation of population of wild animals, polluted the air and created unbearable noise, according to the ideas of those days. Now, when the railways are an integral part of human civilization, it is interesting to evaluate their current impact on the environment, is it as large as sometimes it is presented. The paper provides the assessment of the three main components of this impact: ingredient pollutants, electromagnetic fi elds and noise of rolling stock. It shows that air pollution by harmful emissions do not exceed one of the other modes of transport, and often is much lower. Electromagnetic fields, generated by the contact network and overhead lines of automatic block signal system, are well below health and safety regulations. The noise of rolling stock, although it gives rise to public complaints where the railways come close to residential areas, can be signifi cantly reduced by using simple technical solutions.

Текст научной работы на тему «Влияние железнодорожного транспорта на окружающую природную среду»

Из истории автоматики

УДК 628.517.2

А. П. Пронин, канд. техн. наук

Кафедра «Техносферная и экологическая безопасность», Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I

ВЛИЯНИЕ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА НА ОКРУЖАЮЩУЮ ПРИРОДНУЮ СРЕДУ

Железные дороги, наряду с положительным влиянием на развитие экономики тех регионов, где они строились, наносили непоправимый ущерб экологии. Они разрушали природные ландшафты, приводили к гибели или дроблению популяций диких животных, загрязняли воздух и создавали невыносимый, по понятиям того времени, шум. Сейчас, когда железные дороги стали неотъемлемой частью человеческой цивилизации, любопытно оценить их воздействие на окружающую природную среду, так ли оно велико, как иногда представляется. В работе дана оценка трех основных составляющих этого воздействия: ингредиентных загрязнителей, электромагнитных полей и шума подвижного состава. Показано, что загрязнение воздуха вредными выбросами не превышает такового для других видов транспорта, а зачастую значительно ниже. Электромагнитные поля, создаваемые контактной сетью и высоковольтными линиями автоблокировки, значительно ниже санитарных норм. Шум подвижного состава, хотя и вызывает жалобы населения там, где железные дороги близко подходят к жилым районам, может быть значительно снижен за счет простых технических решений.

железные дороги; воздействие на окружающую природную среду; санитарные нормы; ингре-диентные загрязнители; электромагнитные поля; шум подвижного состава

Введение

С момента своего появления железные дороги, наряду с огромным положительным эффектом, который они обеспечивали благодаря стремительному развитию районов, по которым они проходили, оказывали на прилегающие территории и ряд негативных воздействий. Шум подвижного состава, который по сравнению с конной тягой казался оглушающим, пугал животных, не позволял им пересекать железнодорожные пути, при этом их популяции дробились и сокращались. В Северной Америке столкновения и гибель животных под колесами поезда, как диких, так и домашних, были рядовым явлением. Именно там был изобретен «каукетчер» - скотосбрасыватель, спе-

циальная решетка внизу паровоза. Правда, предназначалась она не столько для сохранения жизни животных, сколько для уменьшения опасности схода поезда с рельсов (рис. 1).

Но это были еще «цветочки». Проблемы начались гораздо позднее, когда железные дороги стремительными темпами стали расширять не только саму сеть путей, но и инфраструктуру - локомотивные и вагонные депо, водоснабжение и т. п. Со временем городские вокзалы, которые строились на окраинах, оказались в самом центре, а железнодорожные пути прошли по жилым кварталам, что создало дискомфорт для жителей близлежащих домов (рис. 2).

Развитие электрической тяги хотя и способствовало уменьшению шума и вредных выбросов, но повлекло за собой другую проблему - влияние электромагнитных полей, создаваемое контактной подвеской. Все эти и другие вопросы, связанные с экологической экспансией железных дорог, рассмотрены в настоящей статье.

1 Классификация негативных воздействий железнодорожного транспорта на окружающую природную среду

Вначале следует договориться о терминологии. Согласно общепринятым представлениям экология - это наука о взаимодействии живых организмов и их сообществ между собой и окружающей средой . Это, скорее, биологическое и довольно широкое понятие часто путают с охраной окружающей

Рис. 1. Американский паровоз на мексиканских железных дорогах

Рис. 2. Железнодорожные пути проходят сквозь дом

среды, являющейся только прикладном частью экологии, посвященной защите природных экосистем от негативных техногенных воздействий . Мы будем пользоваться термином «экологический» именно в этом смысле.

Следует также иметь в виду, что, в отличие от охраны труда, которая занимается неблагоприятными техногенными факторами, влиянию которых подвергаются практически здоровые трудоспособные люди, в сферу экологии попадают те же факторы, но воздействующие на население в целом, где есть дети, больные, престарелые, т. е. факторы эти оказывают значительно большее влияние. Кроме того, такое воздействие может длиться 24 часа в сутки. В связи с этим санитарные нормы для одних и тех же факторов, влияющих на население, значительно жестче, чем для работающих.

Техногенные факторы (которые часто называют загрязнителями), можно разделить на два принципиально отличающихся друг от друга типа: ингре-диентные и энергетические .

Первые представляют собой выбросы вредных веществ в атмосферу, а также загрязнение почвы и водоемов продуктами деятельности подвижного состава и стационарными объектами инфраструктуры железных дорог. Их особенностью является то, что после ликвидации источника загрязнения вредные вещества, попавшие в окружающую среду, остаются и продолжают негативно воздействовать на природные экосистемы и население, проживающее вблизи железных дорог, при этом для их ликвидации требуются подчас масштабные работы по очистке.

Энергетические загрязнения, такие как шум или электромагнитные поля, существуют только во время работы источников этих загрязнений, при выключении источника они пропадают.

2 Железнодорожный транспорт как источник ингредиентных загрязнителей

Ингредиентные загрязнения в большинстве своем - это большое количество вредных веществ, выделяющихся в атмосферу как двигателями тепловозов, так и тепловыми электростанциями, вырабатывающими энергию для электрического транспорта, а также предприятиями по производству и ремонту всех видов подвижного состава. Наиболее значимыми загрязнителями среди них являются сажа, оксиды углерода, серы и азота, углеводороды, свинец. Накопление этих веществ в воздухе приводит к значительному ущербу для растительности (кислотные дожди), а также и для здоровья людей (смог). Помимо этого, железнодорожный транспорт требует большого количества невозобновляемых природных ресурсов, в первую очередь нефти и угля, запасы которых постепенно истощаются. При транспортировке железными дорогами нефти и угля, а также разнообразных химических веществ, например удобрений, к месту их потребления загрязняется земная поверхность и все виды акваторий, от малых рек до Мирового океана.

Переход с автономной на электрическую тягу позволяет значительно сократить количество выбросов вредных веществ в атмосферу. Несмотря на то что более половины электрической энергии для железных дорог России производится тепловыми электростанциями, все-таки очистка их выбросов в атмосферу значительно более простая задача, чем очистка так называемых «неорганизованных» выбросов от двигателей тепловозов.

Особо следует отметить вред для природной среды при строительстве новых и реконструкции действующих железных дорог, а также предприятий по их обслуживанию, пассажирских и грузовых терминалов, что требует отвода больших площадей, которые либо выводятся из сельскохозяйственного оборота, либо изымаются из природных ландшафтов, что ухудшает экологическую обстановку и, как следствие, вызывает многочисленные протесты населения.

Однако если сравнить негативные последствия для природы и населения железнодорожного и других видов транспорта, то перевозка одного и того же количества грузов или пассажиров железнодорожным транспортом обходится значительно меньшими потерями (табл. 1, здесь воздействие железнодорожного транспорта принято за единицу).

3 Железнодорожный транспорт как источник электромагнитного загрязнения

Поскольку влияние перечисленных выше ингредиентных загрязнителей на население, растительный и животный мир изучено достаточно полно и это-

Таблица 1. Соотношение удельных показателей воздействия на окружающую среду

и население различных видов транспорта

Удельный показатель Виды транспорта

воздействия Железнодорожный Автомобильный Авиационный

Затраты энергии 1 8 3,5

Выбросы вредных 1 73 600

Количество несчастных 1 13 Нет данных

случаев с пассажирами

Занимаемая площадь 1 1,3 4,8*

* Имеются в виду аэродромы и предприятия по обслуживанию самолетов.

му вопросу посвящено огромное количество работ, в данной статье коснемся только энергетических загрязнителей, как наименее изученных применительно к железнодорожному транспорту.

К основным генераторам электромагнитных полей, которыми при автономной тяге являются высоковольтные линии автоблокировки, основная и резервная, при электрической тяге добавляется еще и контактная сеть. Несмотря на то что воздушные линии электропередачи постоянного тока (Эдисон) и переменного (Вестингауз) появились еще в конце XIX в., до сих пор нет единого мнения о влиянии создаваемых ими электромагнитных полей на человеческий организм. Это нашло свое отражение и в санитарных нормах, которые в разных государствах отличаются в разы, а то и в десятки раз.

Общее мнение, к которому приходят ученые разных стран, - электромагнитные поля постоянного тока и переменного тока промышленной частоты предположительно воздействуют на нервную систему человека, изменяют кровяное давление, возможно, угнетают кроветворную функцию, но в каких пределах это происходит и при каких значениях величин - здесь мнения сильно разнятся.

Следует напомнить, что электромагнитное поле характеризуется двумя основными параметрами: напряженностью электрического поля, В/м (кВ/м), и электромагнитной индукцией, Тл (ранее использовалась величина напряженности магнитного поля, А/м). Ниже приведено сопоставление допустимых значений электромагнитных полей в разных странах, иллюстрирующее отсутствие единого мнения по поводу их влияния на здоровье (табл. 2).

По поводу магнитной составляющей электромагнитных полей мнения еще больше расходятся, и эта величина в Российской Федерации для населения вообще не нормируется. Можно только отметить, что при магнитно-ядерной томографии магнитная индукция в теле человека достигает 10 Тл без каких-либо видимых последствий для здоровья, тогда как нормами, например ЕС, она ограничивается 40 мТл .

Таблица 2. Допустимые уровни напряженности переменного электромагнитного поля промышленной частоты при длительном воздействии на население

Страна или международная организация Напряженно сть электрического поля, В/м

Российская Федерация 500/1000**

Международная комиссия по защите от неионизирующей радиации 10 000

США и Канада Не нормируется * *

* Внутри жилых помещений/на территории жилой застройки.

* * Министерства здравоохранения США и Канады не считают необходимым устанавливать допустимые уровни электромагнитных полей промышленной частоты для населения, поскольку отсутствуют достоверные научные доказательства, что такое воздействие вызывает проблемы со здоровьем, нормирование электромагнитных полей там начинается только с частоты 3 кГц.

Наши измерения показывают, что уровни электромагнитных полей, создаваемых контактной подвеской и линиями электроснабжения автоблокировки на границе полосы отвода, составляют в среднем 220-270 В/м для контактной подвески переменного тока и 60-80 В/м для высоковольтных линий автоблокировки, что значительно ниже допустимых значений и не представляет опасности для населения.

Электромагнитные поля радиочастот, создаваемые линиями радиосвязи железнодорожного транспорта, за пределами полосы отвода значительно ниже полей, создаваемых системами гражданской сотовой связи, где излучатели повсеместно располагаются даже на крышах жилых домов (рис. 3).

Рис. 3. Излучатель сотовой связи на крыше жилого дома

4 Железнодорожный транспорт как источник шумового загрязнения

Теперь перейдем к менее дискуссионному и более изученному виду энергетического загрязнения - шуму. Оставив в стороне предприятия железнодорожного транспорта, поскольку их шум ничем не отличается от аналогичных предприятий других отраслей, обратимся к наиболее распространенному источнику - подвижному составу. Именно он вызывает зачастую многочисленные жалобы населения на шум железных дорог. Поэтому именно для этого шума разработаны основные нормативные документы .

Основным показателем шумового воздействия от движущихся поездов, принятым во всем мире, в том числе в Российской Федерации, является эквивалентный уровень звука, дБАэкв, измеряемый на расстоянии 25 м от оси пути.

Уровни наружного шума, создаваемые подвижным составом, слагаются из трех составляющих: шум привода, шум качения колес по рельсам и аэродинамический шум.

Шум от привода включает в себя шум от тяговых двигателей и передач, а также вентиляторов, компрессоров и других агрегатов.

Шум от качения возникает вследствие контакта колеса с рельсом и связан с высоким давлением качения стали по стали, характерным для системы «колесо - рельс». Интенсивность и частота шума зависят в основном от состояния поверхностей колеса и рельса. Неровности на поверхности катания колеса и рельса ведут к сильному излучению шума. Большинство измерений показывают, что основная часть излучаемого шума качения приходится на колеса. Эти шумы доминируют в спектре частот свыше 1600 Гц. При частотах ниже 500 Гц доминируют шумы от рельсов, которые, кроме перечисленных факторов, определяются конструкцией верхнего строения пути, балластной призмы и грунтового основания. В промежутке между частотами 500 и 1600 Гц эти шумы имеют примерно одинаковую интенсивность.

Аэродинамический шум возникает в результате обтекания подвижного состава воздухом, т. е. в результате воздействия турбулентных граничных потоков, а также срывов воздушных потоков на головном и хвостовом вагонах и в отдельных узлах, например, на тележках и крышевом оборудовании с токоприемниками.

Мощность шума качения, как показывают многочисленные исследования, растет пропорционально третьей степени скорости, в то время как аэродинамического шума - пропорционально пятой степени. В связи с этим существует некая критическая скорость, когда уровни шума качения и аэродинамического шума сравниваются. Например, у поездов серии ICE она равна 300 км/ч.

Для уменьшения уровней шума поездов используется целый ряд мероприятий, которые в основном направлены на защиту от шума качения как

основного источника в диапазоне скоростей до 300 км/ч. Комплекс таких мероприятий получил название LNT-технологии (Low-Noise Technology). Он включает в себя следующее:

Применение дисковых тормозов вместо колодочных на всех колесных парах, что позволяет дольше сохранять гладкой поверхность катания колес и тем самым способствует снижению шума;

Шлифование рельсов;

Применение демпфирующих накладок на дисках колес;

Установку шумозащитных фартуков, экранирующих ходовую часть подвижного состава;

Устройство близко к пути низких шумозащитных экранов (пример такого экрана, установленного на одном иэ участков железных дорог Германии, показан на рис. 4).

Рис. 4. Низкий шумозащитный экран

Низкий экран имеет преимущество перед высоким, так как не закрывает пассажирам вид из окна поезда, однако он эффективен только в сочетании с шумозащитными фартуками на подвижном составе (рис. 5).

Применение мероприятий ЬМТ-технологии уже на стадии проектирования подвижного состава и строительства или реконструкции путей позволяет снизить затраты, которые потребуются в качестве компенсаций за отрицательное воздействие шума подвижного состава на окружающую среду.

Другим способом снижения шума подвижного состава является использование зеленых насаждений.

Зеленые насаждения (деревья и кустарники) рассеивают и поглощают энергию распространяющихся сквозь них звуковых волн. В результате этих

Рис. 5. Низкий шумозащитный экран в сочетании с фартуком на подвижном составе:

1 - экран; 2 - фартук

эффектов уровни шума, распространяющегося через полосу зеленых насаждений, оказываются уменьшенными по сравнению со случаем безлесной поверхности.

Для получения существенного эффекта полоса зеленых насаждений вдоль источника шума не должна иметь просветов, т. е. кроны деревьев должны быть сомкнутыми, а пространство под кронами - заполнено плотными кустами. Наилучшие результаты дают хвойные породы деревьев.

На рис. 6 показаны результаты измерений уровней шума по мере удаления от пути, вдоль которого имеется полоса зеленых насаждений. Видно,

Рис. 6. Эффективность снижения шума подвижного состава в зависимости от расстояния до железнодорожных путей: 1 - без зеленых насаждений; 2 - с зелеными насаждениями

что наиболее интенсивно затухают уровни шума в пределах первых 30 м от железнодорожной магистрали. По мере увеличения этого расстояния дополнительное затухание уровня шума незначительно.

На основании этих и других аналогичных результатов можно считать, что с помощью полосы зеленых насаждений шириной порядка 60 м можно обеспечить дополнительное снижение шума подвижного состава на величину около 12 дБА.

Эффективность экрана в виде насыпи несколько меньше (на 2-3 дБ), так как ее невозможно разместить в непосредственной близости от колеи.

При необходимости снижения шума поезда более чем на 20 дБ следует использовать шумозащитные туннели (галереи). Эффективность туннеля будет определяться отношением расстояния от точки наблюдения до ближайшего конца туннеля к наименьшему расстоянию от этой же точки до туннеля.

Насколько эффективны могут быть предложенные выше шумозащитные сооружения, можно видеть на примере одного из участков железной дороги, проходящего от терминала Санкт-Петербург-Московский до отметки «10-й километр» . Представленные данные по фактическим значениям шума являются результатами многочисленных измерений, по предполагаемому снижению шума экранами с эффективностью 12 дБ - результатами расчетов по нормативным документам .

Без использования экранов, в зоне акустического дискомфорта оказываются три жилых квартала Санкт-Петербурга:

A. Около ул. Днепропетровская, в пределах от развилки ОЖД в районе 1 км до Обводного канала (расстояние границы квартала до крайней колеи от 40 до 100 м.

Б. Между ст. Фарфоровский пост и ст. Сортировочная (расстояние от границы жилых домов старой застройки между 6-м км и 7-м км до железной дороги около 40 м, от домов новой застройки - около 150 м.

B. Между ул. Цимбалина и ул. Шелгунова (расстояние от ближайших домов до железной дороги около 400 м).

При использовании экранов жилые дома в квартале А оказываются вне зоны акустического дискомфорта, если защитный экран будет начинаться за 200 м от первого (углового) дома ул. Днепропетровской и до Обводного канала.

В квартале Б установка экрана эффективностью 12 дБ обеспечит достаточное снижение шума только для домов новой застройки, для домов старой застройки необходима установка экрана эффективностью не менее 14 дБ.

Жилой район В находится практически за пределами зоны дискомфорта, и для его защиты от действия шума железной дороги специальных мероприятий не требуется.

Заключение

Влияние железных дорог, хотя и являющихся источниками негативного воздействия на окружающую природную среду и население, все же значительно ниже, чем других источников, таких, например, как предприятия химической промышленности, металлургические комбинаты, тепловые электростанции и т. п.

По таким показателям, как загрязнение ингредиентными загрязнителями, а также изъятие земель и нарушение ландшафтов, железнодорожный транспорт предпочтительнее других видов транспорта, таких как автомобильный или авиационный.

Воздействие на население, живущее вблизи железных дорог, электромагнитных полей, создаваемых контактной сетью железных дорог и высоковольтными линиями автоблокировки, как показали проведенные нами измерения, значительно ниже существующих санитарных норм, которые в нашей стране являются самыми жесткими в мире.

Подвижной состав железных дорог является источником шума, вызывающего жалобы населения, проживающего вблизи железных дорог. Основной источник такого шума - процесс качения колеса по рельсам, а основной излучатель - сами колеса. Поскольку источник шума находится достаточно низко от поверхности земли, его легко экранировать с помощью низких шумозащитных экранов, которые в сочетании с установкой фартуков на подвижном составе и некоторыми другими мероприятиями получили название ЬМТ-технологии.

Зеленые насаждения также способны снизить шум подвижного состава, важным здесь является подбор пород деревьев и кустарников.

На примере участка железной дороги от терминала Санкт-Петербург-Московский пассажирский до отметки «10-й километр» показано, что такие мероприятия способны полность снизить шумовое воздействие до санитарных норм.

Библиографический список

1. Советский энциклопедический словарь. - М. : Советская энциклопедия, 1979. -1549 с.

2. Российская Федерация. Законы. Об охране окружающей среды: федер. закон № 7-ФЗ: принят Гос. Думой 10 января 2002 г. - [М., 2002].

3. Пронин А. П. Энергетическое загрязнение окружающей среды объектами железнодорожного транспорта / А. П. Пронин // Сб. «Вопросы экологии на железнодорожном транспорте». - СПб., 1992. - С. 12-15.

4. СанПиН 2971-84.Санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты. - [М., 1984].

5. International Comission on nonionizing Radiation Protection. ICNIRP. Publication for Limiting Exsposure to Time Varying Electric, Magnetic and Electromagnetic Fields (up to 300 GHz). Published in Health Phisics 74 (4): 494-522, 1998.

6. Limits of Human Exposure to Radiofrequency Electromagnetic Energy in the Frequency Range from 3 kHz to 300 GHz, Environmental and Radiation Health Sciences Directorate, Health Canada, 2015. - 18 p.

7. European Union. Amending Directive 2004/40/EC on minimum health and safety requirements regarding the exposure of workers to the risk arising from physical agents (electromagnetic fields). Official Journal of the European Union, 2008, L114/88.

8. ГОСТ 20444-2014. Шум. Транспортные потоки. Метод определения шумовых характеристик. - М. : Стандартинформ, 2015. - 15 с.

9. Пронин А. П. Экологические аспекты защиты селитебных территорий от шума подвижного состава железных дорог / А. П. Пронин, Г. К. Зальцман // Безопасность жизнедеятельности. - 2009. - № 11. - С. 29-35.

10. Иванов Н. И. Акустико-экологическая безопасность при скоростном движении поездов / Н. И. Иванов, А. В. Никифоров, Г. К. Зальцман, А. П. Пронин, С. А. Лебедев // Железнодорожный транспорт. Экспресс информация. - Вып. 3-4. - М. : ЦНИИТЭИ МПС, 1996. - С. 1-59.

11. ГОСТ Р54933-2012. Шум. Методы расчета уровней шума, излучаемого железнодорожным транспортом. - М. : Стандартинформ, 2013. - 24 с.

Anatoly P. Pronin «Technosphere and ecological safety» department, Emperor Alexander I St. Petersburg state transport university

Problems of environmental impact of railway transport

From its first day the railways, along with a huge positive impact on the economic development of the regions where they have been built, were causing irreparable damage to the ecology of these regions. They were destroying the natural landscape, resulted to the death or to the fragmentation of population of wild animals, polluted the air and created unbearable noise, according to the ideas of those days. Now, when the railways are an integral part of human civilization, it is interesting to evaluate their current impact on the environment, is it as large as sometimes it is presented. The paper provides the assessment of the three main components of this impact: ingredient pollutants, electromagnetic fields and noise of rolling stock. It shows that air pollution by harmful emissions do not exceed one of the other modes of transport, and often is much lower. Electromagnetic

fields, generated by the contact network and overhead lines of automatic block signal system, are well below health and safety regulations. The noise of rolling stock, although it gives rise to public complaints where the railways come close to residential areas, can be significantly reduced by using simple technical solutions.

railways; environmental impact; sanitary regulations; ingredient pollutants; electromagnetic fields; rolling stock noise

1. Soviet Encyclopedic Dictionary (1979) . Moscow, Soviet Encyclopedia (Sovetskaya Entsiklopediya), 1549 p.

2. Federal law 7-03 d. 10.01.2002 «On Protection of Environment» .

3. Pronin A. P. (1992). Energy environmental pollution by the railway transport facilities . Collection «Ecology issues of railway transport» (Sbornik «Vo-prosy ekologii na zheleznodorozhnom transporte»). St. Petersburg, pp. 12-15.

4. SanPiN 2971-84. Sanitary Rules and Regulations for public protection from electric field exposure, produced by AC overhead electric power lines of industrial frequency .

5. International Comission on nonionizing Radiation Protection (1998). ICNIRP. Publication for Limiting Exsposure to Time Varying Electric, Magnetic and Electromagnetic Fields (up to 300 GHz). Published in Health Phisics 74 (4), pp. 494-522.

6. Limits of Human Exposure to Radiofrequency Electromagnetic Energy in the Frequency Range from 3 kHz to 300 GHz (2015). Environmental and Radiation Health Sciences Directorate, Health Canada, 2015, 18 p.

7. European Union. Amending Directive 2004/40/EC on minimum health and safety requirements regarding the exposure of workers to the risk arising from physical agents (electromagnetic fields) (2008). Official Journal of the European Union, L114/88.

8. GOST 20444-2014. Noise. Traffic flows. Methods of noise characteristic determination . Moscow, Standartinform, 2015, 15 p.

9. Pronin A. P., Zal"tsman G. K. (2009). Ecological aspects of residential area protection from the noise of railway rolling stock . Health and safety (Bezopasnost" zhiznedeyatel"nosti), issue 11, pp. 29-35.

10. Ivanov N. I., Nikiforov A. V., Zal"tsman G. K., Pronin A. P., Lebedev S. A. (1996). Acoustic and ecological safety for high-speed train traffic . Railway transport. Express information (Zheleznodorozhnyy transport. Ekspress informatsiya), issue 3-4, TsNIITEI MPS. Moscow, pp. 1-59.

11. GOST R 54933-2012. Noise. Calculation methods for external noise emitted by railway transport . Moscow, Standartinform, 2013, 24 p.

Статья представлена к публикации членом редколлегии Вал. В. Сапожниковым Поступила в редакцию 01.03.2016, принята к публикации 18.05.2016

ПРОНИН Анатолий Павлович - кандидат технических наук, доцент кафедры «Техносферная и экологическая безопасность» Петербургского государственного университета путей сообщения Императора Александра I. e-mail: [email protected]

К сожалению, большинство технологий, которыми пользуется сегодня человечество, оказывают в той или иной степени вредносное воздействие и ведут к деградации и вырождению планетарной экосистемы. И железные дороги здесь не являются исключением.

Железнодоро́жный тра́нспорт как вид наземного транспорта, в котором перевозка грузов и пассажиров осуществляется колёсными транспортными средствами по рельсовым путям, сегодня используется по всей планете чрезвычайно широко. Эксплуатационная длина ж/д путей в мире уже подходит к 1 млн. км и продолжает стремительно разрастаться. Железные дороги считаются одним из основных неотъемлемых признаков высокоразвитой цивилизации. В РФ, например, на долю железнодорожного транспорта приходится 80% грузооборота и 40 % пассажирооборота транспорта общего пользования.

И вполне логично, что чем больше разрастаются по планете железнодорожные магистрали, тем большее губительное и пагубное влияние они оказывают на окружающую среду. Любая железная дорога представляет собой отчужденную у природной среды полосу, искусственно приспособленную к движению поездов с заданными техническими показателями. Для экологической системы, для природы железная дорога является чужеродным элементом, причём чрезвычайно агрессивным и вредоносным!

Воздействие железной дороги на экосистему проявляется прежде всего загрязнением воздушной среды, водной и земель при строительстве и эксплуатации железных дорог. Часто железные дороги, шпалы и рельсы имеют насыпи или наоборот расположены ниже общего уровня земли. Это создает искусственный барьер для экосистемы, разделяющий её на части. В результате растения не имеют возможности разрастаться естественным путем, животные не могут переходить с одной стороны на другую. Не последнюю роль в этом играет сильная шумовая характеристика железной дороги.

Степень воздействия железнодорожного транспорта на окружающую среду оценивают по уровню расходования природных ресурсов и уровню загрязняющих веществ, поступающих в природную среду регионов, где расположены предприятия ж.-д. транспорта. Все источники загрязнений окружающей среды по характеру функционирования делятся на стационарные и передвижные. Стационарными источниками являются локомотивные и вагонные депо, заводы по ремонту подвижного состава, пункты подготовки подвижного состава, котельные, пропарочно-пропиточные заводы. К передвижным источникам относятся магистральные и маневровые тепловозы, путевые и ремонтные машины, промышленный транспорт, рефрижераторный состав, пассажирские вагоны и т.п. В свою очередь, стационарные источники по сложности и числу технологических процессов нерав! нозначны и могут создавать загрязнения не одного, а нескольких видов.

В целом, факторы воздействия объектов железнодорожного транспорта на окружающую среду можно классифицировать по следующим признакам: - механическое воздействие (твердые отходы, воздействие дорожной техники на почву); - физическое (тепловое излучение, электромагнитные поля, ультра- и инфразвук, вибрация, радиация); - химическое (кислоты, щелочи, соли металлов, углеводороды, краски и растворители, пестициды); - биологическое (макро и микроорганизмы, бактерии, вирусы); нарушение ландшафтов, осушение, заболачивание. Эти факторы могут действовать на природу долговременно, в течение многих лет!

Эволюция развития человечества и создание индустриальных методов хозяйствования привели к образованию глобальной техносферы, являющейся по сути агрессивным средством уничтожения природной экосистемы, одним из элементов этой техносферы и является железнодорожный транспорт. Природная среда при функционировании элементов техносферы является источником сырьевых и энергетических ресурсов и пространства для размещения ее инфраструктуры.

Состояние окружающей среды при взаимодействии с объектами железнодорожного транспорта зависит от инфраструктуры по строительству железных дорог, производству, ремонту и эксплуатации подвижного состава, производственного оборудования, интенсивности использования подвижного состава и других объектов на железных дорогах, результатов научных исследований и их внедрения на предприятиях и объектах отрасли. Достаточно сказать, что железнодорожный транспорт потребляет до 7% добываемого топлива, 6% электроэнергии и 4,5% леса.

Поэтому уровень воздействия железнодорожного транспорта на окружающую среду чрезвычайно высок. Характер влияния транспорта на природу определяется составом технических факторов, интенсивностью их воздействия, экологической весомостью этих воздействий на элементы окружающей среды. Загрязнения от объектов железнодорожного транспорта накладываются на загрязнения от хозяйственно-производственной деятельности предприятий и коммунальных служб городов. Техногенное воздействие на окружающую среду почти всегда носит комплексный (от группы различных факторов) характер. Эти воздействия, как правило, характеризуются различными коэффициентами экологической опасности в зависимости от вида воздействия и их характера, а также объекта воздействия.

Для оценки уровня воздействия объектов железнодорожного транспорта на экологическое состояние окружающей среды используются следующие интегральные характеристики:

Абсолютные потери окружающей среды, выраженные в конкретных единицах измерения состояния биоценозов (флоры, фауны, почвы, морей); - компенсационные возможности экосистем, характеризующие их восстанавливаемость в естественном или искусственном режимах, созданных принудительно; - опасность нарушения природного баланса, возникновение потерь и локальных экологических сдвигов, которые могут вызвать экологический риск и кризисные ситуации в окружающей среде; - уровень экологических потерь, вызванных воздействием объектов железнодорожного транспорта на окружающую среду. Эти характеристики и позволяют определить экологическую безопасность в районах расположения транспортных объектов. Воздействие объектов железнодорожного транспорта на окружающую среду, как уже отмечалось, обусловлено строительс! твом железных дорог и транспортной инфраструктуры, производственно-хозяйственной транспортных предприятий, эксплуатацией железных дорог и подвижного состава, сжиганием большого количества топлива, применением пестицидов на полосах отчуждения и др. Строительство и эксплуатация железных дорог связано с загрязнением природных комплексов, выбросами в атмосферу, стоками в водоемы и отходами. Железные дороги прокладываются на сложившихся путях миграции животных, нарушают их развитие и даже приводят к гибели целых сообществ и видов. Для строительства железных дорог вырубаются тысячи гектар леса!

На железнодорожном транспорте источниками выбросов вредных веществ в атмосферу являются объекты производственных предприятий и подвижного состава. Они подразделены на стационарные и передвижные. Из стационарных источников наибольший вред окружающей среде наносят котельные, в зависимости от применяемого топлива при его сгорании выделяются различные количества вредных веществ. При сжигании твердого топлива в атмосферу выделяются оксиды серы, углерода, азота, летучая зола, сажа. Мазуты при сгорании в котельных агрегатах выделяют с дымовыми газами, оксиды сер, диоксид азота, твердые продукты неполного сгорания ванадия.

Приготовление в депо сухого песка для локомотивов, его транспортировка загрузка в тепловозы сопровождается выделением в воздушную среду пыли и газообразных веществ. Нанесение лакокрасочных покрытий сопровождается выделением в атмосферу паров растворителей, аэрозоля краски. При использовании растворителей, шпатлёвок, грунтовок, лаков, эмалей поступающие в воздух пары содержат ацетон, бензол, ксилол, бутиловый спирт, формальдегид.

Путевая техника, тепловозы при сжигании топлива с выхлопными газами выделяют оксид серы, углерода, азота, альдегиды.

Источники загрязнения водных объектов:

После использования на ж/д предприятиях вода загрязняется различными примесями и переходит в разряд производственных сточных вод. Многие вещества, загрязняющие стоки предприятий токсичны для окружающей среды. Качественный и количественный состав стоков, а также их расход зависят от характера технологических процессов предприятия.

Производственные сточные воды на ж/д транспорте в основном содержат взвешенные частицы, нефтепродукты, бактериальные загрязнения, кислоты, щёлочи, поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Источники загрязнения территорий предприятий:

Наиболее распространёнными загрязнителями территорий предприятий железнодорожной отрасли является нефть, нефтепродукты, мазут, топливо, смазочные материалы. Причиной загрязнения железнодорожных путей нефтепродуктами является утечка их из цистерн, неисправных котлов, при заправке колесных букс. Предприятия железнодорожного транспорта занимают территории от 2 до 50 га (локомотивные и вагонные депо-4-5 га, территории промывочных станций, железнодорожные станции, пункты подготовки пассажирских вагонов, шлакопропиточные заводы - 12 га).

Влияние выбросов железнодорожного транспорта на атмосферу, воду, почву:

Перевод железнодорожного транспорта с паровой тяги на электрическую и тепловозную, которыми в настоящее время выполняется практически вся поездная работа, вроде бы способствовал улучшению экологической обстановки: уменьшено влияние угольной пыли и вредных выбросов паровозов в атмосферу. Дальнейшая электрификация железных дорог, т.е. замена тепловозов электровозами, по распространённому мнению, позволяет исключить загрязнение воздуха отработавшими газами дизельных двигателей. Основной путь снижения выбросов токсичных веществ тепловозами заключается в уменьшении их образования в цилиндрах двигателей. Важное значение имеют обезвреживание отработавших газов, правильная эксплуатация тепловозов. Принцип действия очистных устройств основан на рециркуляции газов, применяемой для уменьшения концен! трации оксидов азота.

Необходимо заниматься очисткой газовоздушных смесей, образующихся при различных технологических процессах на стационарных объектах железнодорожного транспорта, от газообразных, парообразных и пылевидных токсичных веществ, чего на практике тоже зачастую не делается. Для защиты окружающей природной среды необходимо также бороться с искрами, источниками которых являются газоотводные устройства тепловозов, а также чугунные тормозные колодки локомотивов и вагонов. Искры могут быть причиной пожаров на территориях, примыкающих к железным дорогам.

Правда, необходимо осознавать, что электрификацией железных дорог вроде бы частично решили проблему выбросов в окружающую среду, но взамен создали другую проблему - влияние полей электрифицированных железнодорожных сетей на электромагнитное поле планеты с каждым годом всё больше возрастает, вызывает неестественные возмущения и колебания, являясь частью всей энергосистемы техносферы, вносит свой весомый вклад в искажение естественных природных электромагнитных частот.

Более того, ещё один чрезвычайно важный момент - главным элементом железнодорожных путей являются металлические рельсы, в большинстве случаев укладываемые попарно. Поскольку Земля является естественной электромагнитной системой, генерирующей естественное электромагнитное поле, помещение в это поле металлических проводников неизбежно будет проводить к протеканию через него естественно электрического тока. То есть, другими словами, прокладка металлических железнодорожных рельс неизбежно изменяет и искажает естественное течение продольных и поперечных планетарных токов, вызывая перетекания энергии там, где их быть не должно, что вызывает лишние возмущения и колебания эфиросферы Земли. Вопрос этот исследован чрезвычайно мало, но можно не сомневаться, что по воздействию он вполне сопоставим с,! к примеру, влиянием на планету ракетных пусков.

Также нужно помнить, что атмосфера относится к тем природным бассейнам, которые невозможно ограничить национальными или государственными границами - воздушная масса постоянно движется и находится в пользовании всего человечества. Поэтому загрязнение атмосферы одной страной нередко причиняет вред другой стране, и к железным дорогам это относится в полной мере.

При строительстве многих объектов железнодорожного транспорта приходится снимать плодородный слой почвы, зачастую даже более 1 м, который затем складывают в бурты для последующего использования. По окончании строительства нарушенные земли должны рекультивироваться (восстанавливаться), но по факту это делается далеко не всегда.

Существенное значение в защите природных ресурсов имеют утилизация и переработка отходов железнодорожного транспорта. Причём из-за сложности и многообразия состава твердых отходов не существует универсального способа их утилизации.

В целом, современный ж/д транспорт вместе со всей сопутствующей инфраструктурой является сегодня, в числе прочих (ракетных пусков, атомных электростанций и тд), одним из главных элементов агрессивного воздействия и уничтожения естественной планетарной экосистемы, и всегда нужно помнить - чем хуже будет экосистеме, тем хуже будет и человеку, так что в конечном итоге всё упирается в один вопрос - нужен ли людям вообще такой технический прогресс, если плата за него - медленное самоуничтожение. Как тут не вспомнить мудрых славянских предков, которые всегда селились по берегам рек, используя естественные водные пути в качестве дорог.