Содержание и ремонт автомобильных дорог. В 2 ч. Ч. 2. Технология и организация дорожных работ

Загрязнение воздуха, вызванное автотранспортом, подчиняется определенному циклу: эмиссия загрязнителей (в зависимости от типа автомобиля, состояния двигателя, качества топлива); распространение в воздухе (в зависимости от локальной топографии, температуры, дождевых осадков, ветра); восприятие (поглощение) человеком, почвой, флорой и фауной.

Основными загрязнителями при воздействии на природную среду являются:

1)окислы азота (NOx), сохраняющиеся в атмосфере несколько дней и играющие роль в образовании кислот; оказывают воздействие на дыхательную систему человека, жизнедеятельность растений (действуют как окислители);

2)углеводороды (СН), образующиеся при неполном сгорании и испарении топлива; включают различные органические химические

соединения, влияющие на здоровье, токсичные, раздражающие, канцерогенные, мутагенные;

3)моноокись (окись) углерода (СО), содержащаяся в атмосфере от одного до двух месяцев; соединяется с гемоглобином крови человека, препятствуя переносу кислорода; в малых дозах может вызвать головную боль, головокружение, расстройство органов чувств; в сильных дозах вызывает асфиксию, которая может привести к смерти (дизельныедвигатели дают меньше эмиссии СО и СН, чем бензиновые);

4)двуокись серы (SO2), сохраняющаяся в атмосфере от нескольких часов до нескольких недель (уровень эмиссии прямо связан с содержанием серы в топливе); вызывает дыхательные проблемы; ее кислотность действует на растения (кислотные дожди), водный обмен, строительные материалы;

5)твердые частицы, включающие взвешенные в воздухе частицы дизельного топлива, материалов, образующиеся в результате трения

иизноса шин, тяжелые металлы, пыль; вызывают раздражение глаз, дыхательных путей, фиброзные, аллергические, канцерогенные или мутагенные эффекты;

6)свинец (Pb), повышающий при добавлении к топливу октановое число и способствующий смазке двигателя, но оказывающий отрицательное действие на организм; вызывает нервные расстройства (особенно у детей), анемию; может попадать в организм с вдыхаемым воздухом, питьевой водой или овощами.

419

Выхлопные газы содержат около 200 различных соединений, которые по характеру воздействий на организм человека подразделяются на семь групп:

1)нетоксичные (азот, кислород, водяные пары, углекислый газ);

2)токсичные (окись углерода угарный газ);

3)окислы азота;

4)углеводороды;

5)окислы серы;

6)соединения свинца;

7)сажа.

Состав отработавших газов зависит от типа двигателя и используемого топлива (табл. 11.1). Предельно допустимая концентрация их компонентов приведена в табл. 11.2.

Т а б л и ц а 11.1

Перечень и состав основных компонентов отработавших газов в автомобиле, %

420

Т а б л и ц а 11.2

Предельно допустимые концентрации компонентов отработавших газов

Кроме газообразных, выхлопы автомобилей содержат вещества в виде паров или аэрозолей, в которых содержатся различные углеводороды - соединения типа СnНm.. Поступление углеводородов в атмосферу обусловлено процессами неполного сгорания горючего при низком отношении воздух-топливо. В выхлопе содержится 3…4 % углеводородов, довольно устойчивых и способных долгое время накапливаться в окружающей воздушной среде.

Из большого многообразия токсичных углеводородов наиболее опасен из-за своих канцерогенных свойств бенз(а)пирен-3,4, приводящий к раковым заболеваниям кожи, легких и желудка. Количество

421

бенз(а)пирена, выбрасываемого в атмосферу, зависит от содержания в горючем ароматических углеводородов, но оценка его выбросов затруднительна, так как поступление зависит не только от вида топлива и его количества, но и от режима сгорания. ПДК ароматических углеводородов, в том числе обладающих канцерогенными свойствами, пока неизучены, а поступлениеих в атмосферупостоянновозрастает.

Количество бенз(а)пирена в воздухе увеличивается, если движение транспортного потока осуществляется по покрытиям, в состав которых входят каменноугольные дегти и пеки.

В продуктах сгорания, выбрасываемых автомобилями, находятся также тяжелые металлы, загрязнение которыми происходит в довольно широкой полосе – до 100 м и более от полотна дороги. Металлы накапливаются в древесной и травянистой растительности, а через нее передаются животным и людям.

При движении автомобилей по дороге происходит изнашивание автомобильных шин, тормозных прокладок, истирание асфальтобетонных покрытий.

При истирании шин происходит, в основном, загрязнение придорожной полосы кадмием, добавляемым к резине для ускорения процессов вулканизации. Содержание кадмия значительно увеличивается при стирании старых шин с восстановленным протектором. Кадмий весьма токсичен, способен накапливаться в организме человека и поражать его внутренние органы.

Очень опасна для здоровья человека канцерогенная асбестовая пыль, образующаяся при изнашивании тормозных прокладок и истирании асфальтобетонных покрытий с содержанием асбеста (например, при наличии асбестосодержащих каменных материалов в качестве заполнителей или асбестовых волокон для армирования асфальтобетона и предотвращения трещинообразования).

Запыленность и задымленность воздуха, возникающая в результате воздействия автомобилей, особенно с дизельным двигателем, тоже наносит значительный ущерб окружающей среде, отрицательно воздействует на здоровье человека. Запыленность вызывает изменение прозрачности атмосферы и, как следствие, снижение видимости, освещенности, усиление ультрафиолетовой радиации, ведет к ухудшению микроклимата городов, увеличению числа туманных дней. В местах с большим количеством антропогенных источников вредных веществ, особенно в крупных промышленных цен-

422

трах с малым воздушным обменом, концентрация загрязняющих атмосферу веществ уже в настоящее время является недопустимо высокой, что пагубно сказывается на здоровье человека, оказывает вредное влияние на всю живую природу.

Вредные выбросы сосредотачиваются у поверхности земли, где их концентрация при определенных условиях резко возрастает. Это особенно опасно при слабом ветре (безветрии) и туманах, когда увеличивается концентрация примесей в нижнем слое, а действие некоторых из них, например, сернистого газа, приобретает более токсичный характер. Специфические сочетания дыма и тумана (смог) особенно опасны для здоровья человека.

11.2.2. Шумовое загрязнение

Существенное влияние на состояние окружающей среды оказывает шум автомобильного транспорта. Шумовое загрязнение в последнее время стало одной из основных социальных и гигиенических проблем (рис. 1.1, 1.2).

Сильный шум возникает, в основном, в городских районах и придорожных деревнях с интенсивным движением и является одним из наиболее очевидных воздействий ежегодного использования дорог, источником и причиной многих болезней. Он раздражает, замедляет психические реакции, поднимает артериальное давление, нарушает обмен веществ, вызывает быстрое утомление. Медики доказали, что чрезмерный шум ведет к избыточному образованию в артериях холестерола, что приводит к развитию атеросклероза.

С точки зрения физики шум - это механические колебания, распространяющиеся в воздухе и других упругих средах. Звуковая волна оказывает на барабанную перепонку периодическое давление (звуковое) и вызывает колебание перепонки, воспринимаемое слуховым нервом и передаваемое в слуховые центры коры человеческого мозга. Так возникает ощущение звука.

В физиологическом отношении звук характеризуется громкостыо и высотой. Ощущение громкости и высоты звука определяется физическими свойствами звуковых волн амплитудой звукового давления и частотой его изменений.

423

АКУСТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

Рис. 11.1. Диаграмма звука – слуховое поле Слуховое поле ( ) человека включает в себя области промышленных звуков (

), человеческой речи (….) и музыкальных тонов ( ). Плоскость слухового поля пересекает слуховой порог (когда человек начинает воспринимать звук), болевой порог (когда орган слуха болезненно воспринимает звуковое давление), а также границы инфра- и ультразвуков (которые ухо человека не воспринимает). Уровень звука (дБ) в промышленных помещениях не может превышать границы А, выше которой шум рассматривается как вредный для здоровья. В качестве крити-

ческой, вредной для человеческого уха выступает частота 4100 Гц.

424

Диапазон слышимых частот (от 16 до 20000 Гц) охватывает 10 октав. Измерение уровней звукового давления на средних частотах октав (31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц) дает представ-

ление об активном спектре шума другой важной физической характеристике звуковых волн.

Спектр шума это распределение уровней звукового давления по октавным или третьеоктавным полосам. По характеру спектра различают низкочастотный (f < 300 Гц), среднечастотный (300…800 Гц) и высокочастотный (>800 Гц) шум. Человеческое ухо обладает неодинаковой чувствительностью на разных частотах: оно более чувствительно к средним и высоким звукам.

Транспортный шум - это совокупность звуков, возникающих в процессе работы двигателей транспортных машин и их движения. Он характеризуется звуковым давлением, скоростью распространения и интенсивностью. В технической акустике транспортный шум принято оценивать в относительных логарифмических единицах (белах и децибелах); основной характеристикой в этом случае считается уровень силы звука (уровень шума).

Автомобильный транспорт создает шум, главным образом, вследствие работы двигателя. Кроме того, на возникновение и уровень транспортного шума оказывают влияние тип и техническое состояние транспортных средств, режим движения автомобилей, состав и интенсивность транспортного потока. Немалое влияние на эмиссию шума оказывают дорожные условия и, в первую очередь, вид, ровность и шероховатость дорожного покрытия, величина и протяженность дорожных уклонов, параметры горизонтальных и вертикальных кривых, инженерное обустройство дороги и др.

Вызванный шумом дискомфорт - сложный фактор для оценки: он включает слуховую усталость и временное ослабление способности слышать. Даже не воспринимаясь осознанно, дискомфорт может иметь серьезные последствия для здоровья.

Восприятие шума часто происходит на фоне окружающего уровня, поэтому новые дороги в тихих районах или шумные грузовики ночью часто воспринимаются как большее зло, чем высокий уровень шума на протяжении всего рабочего дня.

С другой стороны, измеренные уровни шума и потенциальное воздействие его на здоровье человека наиболее высоки, когда шум

426

от транспорта соединяется с другими источниками, создавая общий неприемлемый уровень шума.

Источники транспортного шума включают:

1) шум двигателей, трансмиссий, выхлопов, подвесок автомобилей, особенно интенсивный при разгоне, на подъемах, плоских дорогах или в прерывистом режиме движения, а также шум при работе двигателя, возникающий из-за плохого обслуживания автотранспортной техники;

2) шум при движении от контакта между шинами и покрытием, зависящий от типа шин, покрытия и дорожных условий (обычно возрастает при повышении скорости и резком торможении);

3) использование водителями звукового сигнала, что значительно повышает общий уровень шума.

Во всех странах мира приняты стандарты, в которых регламентируются требования к эксплуатации транспортных машин, определены санитарные нормы допускаемого шума для различных градостроительных зон.

Например, допустимый шум уличного движения у стен домов составляет днем 50, ночью 40 дБ. Общий уровень шума в жилых помещениях не должен превышать днем 40, ночью 30 дБ.

427

Под эквивалентным уровнем шума подразумевается его среднее значение в рассматриваемый промежуток времени. Он определяется по формуле

где Т общая продолжительность наблюдения, с; LАi - мгновенный уровень шума в i-ом интервале;

dt – временной интервал, в течение которого уровень звука находится в заданных пределах, с.

С учетом интенсивности движения эквивалентный уровень шума определяется по формуле

где PWL уровень средней звуковой мощности легкового автомобиля, дБ;

Vсрл средняя скорость движения, км/ч;

N пр приведенная интенсивность движения, авт./ч;

d расстояние от траектории движения автомобиля до точки измерения шума, м;

показатель, определяющий отражательную способность дороги (колеблется от 1 до 2); индексы 1,2… относятся к соответствующим полосам движения.

Уровень эквивалентности шума может быть вычислен также по эмпирической формуле

где К0 постоянная, зависящая от ширины, уклона, типа покрытия, состояния его поверхности (влажное или сухое), высоты и непрерывности застройки, средней скорости движения в данных условиях;

428