Исследование выбросов в атмосферу, создаваемых автомобильным транспортом, и особенностей распределения автотранспортных потоков на территории городского округа Тольятти

Воздействие выбросов на здоровье населения и на окружающую среду многообразно и может привести к возникновению серьезных заболеваний и ущербу для окружающей среды [1-8, 10].

Городской округ Тольятти – крупный промышленный центр Самарской области. Основными источниками загрязнения воздушного бассейна города являются автомобильный, железнодорожный и речной транспорт, а также выбросы предприятий автомобилестроения (АО «АВТОВАЗ»), нефтехимии, оргсинтеза, производства химических удобрений и стройматериалов (ООО «Тольяттикаучук», ПАО «Тольяттиазот», ПАО «КуйбышевАзот»), машиностроения и металлообработки (ПАО «Волгоцеммаш»), две крупные ТЭЦ (ВАЗа и Тольяттинская) [1, 2, 4]. Предприятия расположены на всей территории города.

осуществляемому Территориальным органом Федеральной службы по надзору в сфере природопользования.

Источники выбросов расположены неравномерно по территории районов, однако в основном промышленные зоны расположены к северу от жилых массивов.

Ведущими промышленными предприятиями города систематически проводится производственный экологический контроль за соблюдением нормативов в области охраны атмосферного воздуха, в том числе в периоды неблагоприятных метеоусловий (многие из предприятий оснащены собственными промышленно-санитарными лабораториями). Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу ряда предприятий снижены также за счет проведения мероприятий по охране атмосферного воздуха, внедрения системы экологического менеджмента и её сертификации в соответствии с требованиями международного стандарта ИСО 14000, подтверждаемой ежегодно предприятиями АО «АВТОВАЗ», ООО «Тольяттикаучук», ПАО «КуйбышевАзот».

Систематические наблюдения за уровнем загрязнения атмосферного воздуха и оценка качества атмосферы на территории городского округа Тольятти осуществляются комплексной лабораторией мониторинга Тольяттинской специализированной гидрометеорологической обсерватории ФГБУ «Приволжское УГМС» (далее – ТСГМО). Наблюдения проводятся на восьми стационарных постах (ПНЗ), расположенных по адресам:

ПНЗ-2 – Центральный р-н, б-р 50 лет Октября, юго-вост. д.65,

ПНЗ-3 – Центральный р-н, ул. Мира, восточнее д.100,

ПНЗ-4 – Комсомольский р-н, ул. Ярославская, западнее д.10,

ПНЗ-7 – Автозаводский р-н, ул. Ботаническая, д.12,

ПНЗ-8 – Автозаводский р-н, пр. Степана Разина, восточнее д. 26,

ПНЗ-9 – Центральный р-н, ул. К.Маркса, ООТ «Буревестник»,

ПНЗ-10 – с.Тимофеевка, Южный проезд, 1Г,

ПНЗ-11 - Комсомольский р-н, ул. Шлюзовая, д. 8 (пост введен в эксплуатацию в 2010 году, на нем ведутся наблюдения за состоянием воздушного бассейна на территории мкр. Шлюзовой).

Отбор и анализ проб атмосферного воздуха выполняется в соответствии с программой, утвержденной Федеральной службой Росгидромета, на содержание в них основных загрязняющих веществ (пыль, диоксид азота, оксид азота, оксид углерода, диоксид серы) и специфических (аммиак, формальдегид, фтористый водород, суммарные углеводороды, бензол, толуол, этилбензол, ксилол), характерных для промышленных выбросов и выбросов от автотранспорта [1, 4, 9]. Дополнительно к основной программе наблюдений предусмотрено определение 6 дополнительных примесей, которые присутствуют в составе выбросов промпредприятий: фенол, сероводород, метанол, стирол, альфа-метилстирол, производные циклогексана - для изучения вопроса о включении в мониторинг.

С 2020 года в г.о Тольятти также работает передвижная экологическая лаборатория, оснащенная современным оборудованием по анализу загрязнений атмосферы.

В соответствии с действующим законодательством, в целях обеспечения экологической безопасности населения, а также получения информации о состоянии окружающей среды, администрацией городского округа Тольятти (далее – администрация) ежегодно заключается договор с ФГБУ «Приволжское УГМС» на выполнение работ по предоставлению специализированной информации в области гидрометеорологии и по мониторингу загрязнения окружающей среды.

В рамках данного мероприятия осуществляется, в том числе:

• -    получение специализированной информации о загрязнении атмосферного воздуха за

сутки по данным наблюдений на стационарных постах ПНЗ;

• -    оперативное обеспечение предупреждениями в периоды неблагоприятных метеоусловий (далее – НМУ) об ожидаемом повышении уровня загрязнения воздуха по городскому округу Тольятти;

• -    проведение маршрутных обследований атмосферного воздуха.

По результатам полученной специализированной информации администрацией оценивается экологическая обстановка в городе, в том числе:

• -    данные наблюдений на стационарных постах ПНЗ размещаются на официальном сайте администрации в разделе «Экологический атлас городского округа Тольятти» (eco.tgl.ru) в целях информирования населения об экологической обстановке;

• -    осуществляется предупреждение населения о прогнозируемых периодах НМУ на официальном сайте администрации ( www.tgl.ru/structure/ department/ekologicheskaya-obstanovka/ );

• -    осуществляется информирование промышленных предприятий для усиления производственного экологического контроля, планирования и реализации ими природоохранных мероприятий, направленных на повышение эффективности очистки выбросов, сокращение выбросов в период НМУ;

• -    в случаях превышения установленных норм - информация доводится до предприятий города и соответствующих исполнительных органов власти для принятия мер реагирования.

В целях своевременного принятия мер, поступающая от граждан и юридических лиц информация о нарушениях предприятиями, подлежащими федеральному государственному экологическому контролю, требований природоохранного законодательства направляется в Межрегиональное управление Росприроднадзора по Самарской и Ульяновской областям, осуществляющее контрольно-надзорную деятельность в области охраны окружающей среды.

В периоды весенней санитарной очистки городских территорий размещаются в СМИ, на сайте администрации обращения к руководителям предприятий, организаций, управляющих компаний и гражданам о недопущении сжигания отходов во дворах жилых домов, на приусадебных и садово-дачных участках, на территориях предприятий и организаций, в контейнерах и на контейнерных площадках, а также об обеспечении своевременного вывоза отходов на специализированные места их хранения и переработки, в т.ч. информация об административной ответственности за нарушения требований природоохранного законодательства.

Оценка качества атмосферного воздуха производится в соответствии с 4-мя принятыми градациями (низкий, повышенный, высокий, очень высокий).

В целом уровень загрязнения атмосферного воздуха на территории городского округа Тольятти за последние года оценивается как «низкий», однако имеются многочисленные жалобы населения на неприятные запахи в воздушной среде.

Периодическому ухудшению экологической обстановки способствуют неблагоприятные погодные условия. Так, в 2019 году в городском округе Тольятти 166 раз (в 2018 г. – 194 раза) складывались неблагоприятные метеорологические условия (НМУ) (из них 144 раза с объявлением 1-го режима и 22 раза с объявлением 2-го режима регулирования промышленных выбросов), которые способствовали накоплению вредных примесей в атмосферном воздухе.

Автомобильный транспорт в условиях г.о. Тольятти можно отнести к одному из наиболее интенсивных источников загрязнения атмосферы. Общее количество автотранспортных средств по городу составляет свыше 235 тыс. единиц (в т.ч. легкового – свыше 202 тыс. единиц). Доля выбросов от автотранспорта составляет 60% (и более) от общего количества загрязнений. Поэтому целесообразным является более углубленные изучения загрязнений воздушной среды территории г.о. Тольятти, создаваемых автомобильным транспортом.

Обществом с ограниченной ответственностью «Институт химии и инженерной экологии» проведена работа по исследованию отрицательного воздействии отработанных выхлопных газов автотранспорта в городском округе Тольятти, в рамках которой проведены натурные обследования структуры и интенсивности автотранспортных потоков на 80 участках автодорог городского округа Тольятти с подразделением по основным категориям автотранспортных средств, анализ транзитного транспорта, организованы и проведены лабораторные инструментальные исследования качества атмосферного воздуха на основе среднесуточных концентраций загрязняющих веществ, характерных для автотранспорта, предоставлены 9 протоколов результатов измерений. Собраны данные и рассчитаны величины валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу автотранспортными потоками на городских автодорогах, в местах для хранения индивидуальных транспортных средств. Подготовлена и предоставлена информация по загрязнению атмосферы от промышленных предприятий, проведен сравнительный анализ загрязнения атмосферы от промышленных предприятий и автотранспорта. Созданы карты территориаль- ной нагрузки по загрязняющим веществам от выхлопных газов автотранспорта.

В статье описаны особенности и результаты проведенных под руководством автора исследований в области исследования выбросов в окружающую среду, создаваемых автомобильным транспортом на территории городского округа Тольятти Самарской области с использованием измерительного оборудования общества с ограниченной ответственностью «Институт химии и инженерной экологии».

• 2.    ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ ВЫБРОСОВ, СОЗДАВАЕМЫХ АВТОМОБИЛЬНЫМ

ТРАНСПОРТОМ, НА ТЕРРИТОРИИ ГОРОДСКОГО ОКРУГА ТОЛЬЯТТИ

Были проведены лабораторные инструментальные исследования качества атмосферного воздуха на основе среднесуточных концентраций загрязняющих веществ, характерных для автотранспорта г.о. Тольятти (оксид углерода, диоксид азота, оксид азота, углеводороды, диоксид серы и др.) в узловых точках транспортной сети г.о. Тольятти с максимальной интенсивностью движения.

Измерения осуществлялись с помощью универсального переносного газоанализатора ГАНК-4. Целесообразность использования газоанализатора ГАНК-4 для исследования параметров воздушной среды доказывает то, что данный прибор обеспечивает автоматический периодический или непрерывный контроль концентрации определенного вредного вещества в атмосферном воздухе с относительно высокой точностью без специальных приспособлений и предварительной пробоподготов-ки. В соответствии с руководством по эксплуатации прибора газоанализатор предназначен для автоматического контроля концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе, в воздухе рабочей зоны, в промышленных выбросах, а также в технологических процессах в целях охраны окружающей среды, обеспечения безопасности труда и оптимизации технологических процессов и охраны окружающей среды. Используемый для проведения измерений газоанализатор ГАНК-4 изготовлен и принят в соответствии с обязательными требованиями государственных стандартов, действующей технической документацией, и признан годным для эксплуатации.

Принцип действия газоанализатора комбинированный, основан на следующих методах измерений:

• а)    со встроенными датчиками:

• -    электрохимический (СО, О₂, Н₂ и др.);

• -    термокаталитический (СН₄, гексан и др.);

• -    полупроводниковый (стирол, бензол и др.);

• б)    со сменной химической кассетой:

• - оптронноспекрометрический;

• в)    с дожигателем и химической кассетой:

• - конверсионный оптронноспекрометрический (4-х хлористый углерод и др.).

Работа газоанализатора осуществляется в автоматическом режиме. Насос подает через входной штуцер газоанализатора анализируемый воздух на датчик или ленту химической кассеты, затем в зависимости от выбранного режима результаты измерений отображаются на дисплее прибора

По результатам были получены протоколы измерений. Измерения проводились в 9 точках г.о. Тольятти (по 3 точки в каждом районе города согласно схеме (рис.1)).

Измерение уровня загрязнения атмосферного воздуха, обусловленного выбросами автотранспорта, может проводиться самостоятельно. Места для проведения эпизодического обследования прежде всего следует выбирать в зоне максимальных концентраций примеси, связанных с выбросами рассматриваемого источника (автотранспорт). Точки наблюдения выбираются на городских улицах в районах с интенсивным движением транспорта и располагаются на различных участках улиц в местах, где часто производится торможение автомобилей и выбрасывается наибольшее количество вредных примесей. Кроме того, места отбора организуются в местах скопления вредных примесей за счет слабого рассеяния (под мостами, путепроводами, в туннелях, на узких участках улиц и дорог с многоэтажными зданиями), а также в зонах пересечения двух и более улиц с интенсивным движением транспорта [1, 2].

Таким образом, для определения концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе г.о. Тольятти от выхлопов автотранспортных средств пробы отбирались на обочине автодорог с максимальной интенсивностью движения, в зонах пересечения двух и более улиц с интенсивным движением транспорта.

Результаты инструментальных исследований качества атмосферного воздуха на основе среднесуточных концентраций загрязняющих веществ, характерных для автотранспорта (оксид углерода, диоксид азота, оксид азота, углеводороды, диоксид серы) в узловых точках транспортной сети г.о. Тольятти с максимальной интенсивностью движения представлены в таблице 1.

Среднесуточное содержание диоксида азота, оксида азота, углеводородов, диоксида серы сохранялось в пределах нормы (на уровне 0,1ПДКс.с. - 0,5ПДКс.с.). Во всех точках измерений превышение допустимого санитарного критерия ПДКс.с. зафиксировано по оксиду углерода. Среднесуточные концентрации (в долях ПДК) по оксиду углерода составили 1,5ПДКс.с - 2,9ПДКс.с.

Таким образом, атмосферный воздух вблизи автомагистралей городского округа Тольятти с максимальной интенсивностью движения наиболее загрязнён оксидом углерода, содержащимся в выбросах автотранспорта.

Рисунок 1 - Схема расположения точек измерения уровней загрязнения атмосферного воздуха на территории г.о. Тольятти

Таблица 1 – Результаты измерений среднесуточных концентраций

№ точки измерения	Характеристика точки измерения	Определяемое вещество	Результаты измерения Сс . с .
1	12. Пр-т Степана Разина (ул. Дзержинского - Приморский б-р)	Азота диоксид	0,5ПДК
		Азота оксид	0,2ПДК
		Серы диоксид	0,1ПДК
		Углерода оксид	2,9ПДК
		Углеводороды предельные С 1 -Сю	13,4 мг/м3
2	22. Ул. Свердлова (пр-т Ст. Разина - ул. Ворошилова	Азота диоксид	0,3ПДК
		Азота оксид	0,2ПДК
		Серы диоксид	0,2ПДК
		Углерода оксид	1,9ПДК
		Углеводороды предельные С 1 -С10	10,4 мг/м3
3	25. Ул. Автостроителей (ул. Дзержинского - ул. Свердлова)	Азота диоксид	0,2ПДК
		Азота оксид	0,2ПДК
		Серы диоксид	0,2ПДК
		Углерода оксид	1,7ПДК
		Углеводороды предельные С 1 -С10	10,1 мг/м3
4	45. Ул. Карла Маркса (Молодежный б-р - ул. Лесная)	Азота диоксид	0,3ПДК
		Азота оксид	0,2ПДК
		Серы диоксид	0,1ПДК
		Углерода оксид	2,2ПДК
		Углеводороды предельные С 1 -С 10	12,8 мг/м3
5	39. Ул. Ленина (б-р 50 лет Октября - ул. Горького)	Азота диоксид	0,3ПДК
		Азота оксид	0,2ПДК
		Серы диоксид	0,2ПДК
		Углерода оксид	1,9ПДК
		Углеводороды предельные С 1 -С 10	13,6 мг/м3
6	59. Ул. Баныкина (ул. Ушакова - ул. Комсомольская)	Азота диоксид	<0,1ПДК
		Азота оксид	0,3ПДК
		Серы диоксид	<0,1ПДК
		Углерода оксид	2,0ПДК
		Углеводороды предельные С 1 -С 10	14,5 мг/м3
7	67. Ул. Громовой (ул. Матросова - ул. Ярославская)	Азота диоксид	0,3ПДК
		Азота оксид	0,2ПДК
		Серы диоксид	0,2ПДК
		Углерода оксид	1,9ПДК
		Углеводороды предельные С 1 -С 10	12,1 мг/м3
8	71. Ул. Ярославская (ул. Громовой - ул. Коммунистическая)	Азота диоксид	0,3ПДК
		Азота оксид	0,3ПДК
		Серы диоксид	0,2ПДК
		Углерода оксид	1,5ПДК
		Углеводороды предельные С 1 -С 10	11,8 мг/м3
9	64. Ул. Матросова (ул. Громовой - ул. Коммунистическая)	Азота диоксид	0,3ПДК
		Азота оксид	0,3ПДК
		Серы диоксид	0,2ПДК
		Углерода оксид	1,6ПДК
		Углеводороды предельные С 1 -С 10	10,6 мг/м3

• 3.    ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АВТОТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ НА ТЕРРИТОРИИ ГОРОДСКОГО

ОКРУГА ТОЛЬЯТТИ И ИХ ИЗМЕНЕНИЯ ВО ВРЕМЕНИ

Для определения объема выбросов автотранспорта на городских автомагистралях и последующего их использования в качестве исходных данных при проведении расчетов загрязнения атмосферы необходимым является изучение особенностей распределения автотранспортных потоков (их состава и интенсивности) на территории г. о. Тольятти и их изменений во времени.

Территориальные различия состава и интенсивности транспортных потоков зависят от площади и поперечных размеров города, количества населения, схемы планировки улично-дорожной сети, особенностей расположения промышленных предприятий, автохозяйств, бензозаправочных станций и станций техобслуживания.

Временные различия в значительной степени связаны с режимом работы промышленных предприятий и учреждений города и с климатическими особенностями района, в котором расположен город.

На основе изучения схемы улично-дорожной сети города, а также информации о транспортной нагрузке составлен перечень основных автомагистралей (и их участков) с повышенной интенсивностью движения и перекрестков с высокой транспортной нагрузкой. Выбранные автомагистрали (или их участки) и перекрестки были нанесены на карту-схему города (с учетом масштаба карты).

Для определения характеристик автотранспортных потоков на выбранных участках улично-дорожной сети проводился учет проходящих автотранспортных средств в обоих направлениях с подразделением по следующим группам:

• -    Л - легковые, из них отдельно автомобили производства стран СНГ и отдельно зарубежные;

• -    ГК<3 - грузовые карбюраторные грузоподъемностью менее 3 тонн и микроавтобусы ГАЗ-51-53, УАЗы, «Газель», РАФ и др.);

• -    ГК>3 - грузовые карбюраторные грузоподъемностью более 3 тонн (ЗиЛы, Урал и др.);

• -    АК - автобусы карбюраторные (ПАЗ, ЛАЗ, ЛИАЗ);

• -    ГД - грузовые дизельные (КРАЗ, КАМАЗ);

• -    АД - автобусы дизельные (городские и интуристовские «Икарусы») ;

• -    ГГБ - грузовые газобаллонные, работающие на сжатом природной газе.

Подсчет проходящих по данному участку автомагистрали транспортных средств проводился в течение 20 минут каждого часа. При высокой интенсивности движения (более 2-3 тыс. автомашин в час) подсчет проходящих автотранспортных средств проводился синхронно раздельно по каждому направлению движения.

Для выявления максимальной транспортной нагрузки наблюдения выполнялись в часы «пик». Для большинства городских автомагистралей отмечается два максимума: утренний и вечерний (соответственно с 7.00 - 8.00 час. до 10.00 – 11.00 час. и с 16.00 – 17.00 час. до 19.00 – 20.00 час.), для многих транзитных автомагистралей наибольшая транспортная нагрузка характерна для дневного времени суток до 20.00 час.

С целью получения исходных данных о выбросах для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы города наблюдения были организованы в часы «пик» летнего сезона года.

Натурные обследования состава и интенсивности движущегося автотранспортного потока проводились не менее 4-6 раз в часы «пик» на каждой автомагистрали.

Для оценки транспортной нагрузки в районе регулируемых перекрестков были проведены следующие обследования: последовательно (а при возможности одновременно) на каждом направлении движения в период действия запрещающего сигнала светофора (включая и желтый цвет) выполнялся подсчет автотранспортных средств (по группам), образующих «очередь». Одновременно фиксировалась длина «очереди» в метрах. Подсчеты проводились не менее 4-6 раз.

В ходе проведения натурных обследований был определен ряд параметров, необходимых как для расчета объема выбросов, так и проведения расчетов загрязнения атмосферы.

На каждой автомагистрали (или ее участке) фиксировались следующие параметры:

• -    ширина проезжей части (м);

• -    количество полос движения в каждом направлении;

• -    протяженность выбранного участка автомагистрали (км) с указанием названий улиц, ограничивающих данную автомагистраль (или ее участок);

• -    средняя скорость автотранспортного потока с подразделением на три основные категории: легковые, грузовые и автобусы (в км/час) (определяется по показаниям спидометра автомобиля, движущегося в автотранспортном потоке). Определение средней скорости движения основных групп автотранспортного потока выполнялось по всей протяженности обследуемой автомагистрали или ее участка, включая зоны нерегулируемых перекрестков и регулируемых перекрестков. На перекрестках фиксировались следующие параметры:

• -    ширина проезжей части (м);

• -    количество полос движения в каждом направлении;

  Таблица 2 – Данные о выбросах на участке трассы М-5 в границах г.о. Тольятти

  Название вещества	Выброс, г/с	Выброс, т/год
  Оксид углерода	114,5014933	3610,919094
  Диоксид азота	12,40448	391,1876813
  Углеводороды	15,99884	504,5394182
  Сажа	0,158253333	4,99067712
  Диоксид серы	0,850798667	26,83078675
  Формальдегид	0,1205512	3,801702643
  Бенз(а)пирен	0,0000119699	0,000377483

  
  

• -    протяженность зоны перекрестка в каждом направлении (м).

Согласно результатам натурных обследований структуры и интенсивности автотранспортных потоков на основных автомагистралях г.о. Тольятти максимальная интенсивность движения наблюдалась на следующих участках:

• -    Автозаводский район (участки 12, 22, 25);

• -    Центральный район (участки 39, 45, 59);

• -    Комсомольский район (участки 64, 67, 71).

• 4.    ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам натурных обследований интенсивности движения транзитного автотранспорта по автодорогам, проходящим в границах г.о. Тольятти, можно заключить, что основное количество транзитного автотранспорта, проходящего в границах г.о. Тольятти, сосредоточено на участке трассы М-5, а по результатам расчета валовых выбросов (табл. 2) выявлено, что на этом же участке больше всего выбрасывается вредных веществ, характерных для автотранспорта. Таким образом, необходимо принять меры по снижению выбросов автотранспорта на данном участке.

Проведен комплекс исследований выбросов в атмосферу, создаваемых автомобильным транспортом, на территории городского округа Тольятти Самарской области. Измерения осуществлялись с помощью универсального переносного газоанализатора ГАНК-4. В рамках исследований проведены натурные измерения параметров атмосферного вощздуха по ряду компонентов: оксид углерода, диоксид азота, оксид азота, углеводороды, диоксид серы и др.

По результатам измерений установлен ряд превышений нормативных значений и сделан вывод, что атмосферный воздух вблизи автомагистралей городского округа Тольятти с максимальной интенсивностью движения наиболее загрязнён оксидом углерода, содержащимся в выбросах автотранспорта.

Для определения объема выбросов автотранспорта на городских автомагистралях и последующего их использования в качестве исходных данных при проведении расчетов загрязнения атмосферы проведено изучение особенностей распределения автотранспортных потоков (их состава и интенсивности) на территории г. о. Тольятти и их изменений во времени.

По результатам натурных обследований интенсивности движения транзитного автотранспорта по автодорогам, проходящим в границах г.о. Тольятти, можно заключить, что основное количество транзитного автотранспорта, проходящего в границах г.о. Тольятти, сосредоточено на участке трассы М-5, а по результатам расчета валовых выбросов выявлено, что на этом же участке больше всего выбрасывается вредных веществ, характерных для автотранспорта. Необходимо принять меры по снижению выбросов автотранспорта на данном участке.

Таким образом, загрязнение территории г.о. Тольятти выбросами, создаваемыми автомобильным транспортом, является серьезной экологической проблемой. Необходимо разработать и принять меры по их комплексному снижению.