Загрязнение окружающей среды от железной дороги. Влияние железнодорожного транспорта на экологию. Загрязнения территорий предприятий

Железнодорожный транспорт по объему грузовых перевозок занимает первое место среди других видов транспорта, по объему перевозок пассажиров второе место после автомобильного транспорта.

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.

Каждый элемент системы имеет прямые и обратные связи друг с другом.

При развитии и функционировании объектов железнодорожного транспорта следует учитывать свойства природных комплексов - многосвязность, устойчивость, коммутативность, аддитивность, инвариантность, многофакторную корреляцию. Многосвязность выражается в разнохарактерном воздействии транспорта на природу, которое может вызвать в ней трудно учитываемые изменения.

Аддитивность - это возможность многопараметрического сложения различных источников техногенного и антропогенного воздействия на природу, что может привести к непредсказуемым изменениям в природе.

Инвариантность является свойством экосистем сохранять стабильность в границах регламентированных техногенных и антропогенных воздействий.

Устойчивость - способность экосистем сохранять исходные параметры при естественном, техногенном и антропогенном воздействиях.

Многофакторная корреляция характеризует экосистемы с позиций их предопределенности к случайным и неслучайным событиям с аналитическими связями между ними.

Железнодорожный транспорт постоянно воздействие на природную среду.

Уровень воздействия может лежать 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 воздействия, их характера, объекта воздействия.

Воздействие объектов железнодорожного транспорта на природу обусловлено строительством дорог, производственно-хозяйственной деятельностью предприятий, эксплуатацией железных дорог и подвижного состава, сжиганием большого количества топлива, применением пестицидов на лесных полосах и др.

Строительство и функционирование железных дорог связано с загрязнением природных комплексов выбросами, стоками, отходами, которые не должны нарушать равновесие в экологических системах. Равновесие экосистемы характеризуется свойством сохранять устойчивое состояние в пределах регламентированных антропогенных изменений в окружающих транспортное предприятие природных комплексах. Самоочищающая способность природной среды снижается из-за уничтожения и истощения природных комплексов. Линии железных дорог, прокладываемые на сложившихся путях миграции живых организмов, нарушают их развитие и даже приводят к гибели целых сообществ и видов.

Факторы воздействия 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, радиация и др.); химические вещества и соединения (кислоты, щелочи, соли металлов, альдегиды, ароматические углеводороды, краски и растворители, органические кислоты и соединения и др.), которые подразделяются не чрезвычайно опасные, высоко опасные, опасные и малоопасные; биологические (макро- и микроорганизмы, бактерии, вирусы).

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

Время действия факторов не всегда определяет размер вреда, наносимого природе. По масштабам действия вредные факторы подразделяются на действующие на небольших площадях, действующие на отдельные участки местности, глобальные.

Химические вещества и соединения могут мигрировать и рассеиваться в воздухе, в воде, почвах, нанося обратимый, частично обратимый и необратимый ущерб природе. В миграции химических веществ и заразных микроорганизмов важное место занимает транспорт.

Основными направлениями снижения величины загрязнения окружающей среды являются: рациональный выбор технологических процессов для производства готовой продукции и ее транспортирования; использование средств защиты окружающей среды и поддержание их в исправном состоянии.

Интегральным критерием экологической эффективности производственной деятельности объектов железнодорожного транспорта служит степень нарушения природного баланса в регионе. Опасность нарушения природного баланса количественно связана с антропогенными факторами производственной и хозяйственной деятельности людей в регионе.

В случае, если природная среда не способна справиться с воздействием железнодорожного транспорта, необходимо предусматривать очистные сооружения или проводить восстановительные работы. Равновесие в природной среде обеспечивается поддержанием энергетического, водного, биологического, биогеохимического балансов и их изменением в определенный промежуток времени. Количественные характеристики перечисленных балансов зависят от географического положения регионов, климатических условий, величины использования ресурсов, природных явлений и степени загрязнения окружающей среды.

Любая железная дорога представляет собой отчужденную у природной среды полосу, искусственно приспособленную к движению поездов с заданными техническими и экологическими показателями. Для экологической системы, для природного ландшафта железная дорога является чужеродным элементом.

Чем плотнее сеть дорог, тем выше интенсивность движения по ним, тем большую озабоченность проявляет общество в отношении их воздействия на условия человеческого обитания. На долю железнодорожного транспорта приходится 80% грузооборота и 40 % пассажирооборота транспорта общего пользования РФ. Такие объёмы работ связаны с большим потреблением природных ресурсов, и соответственно, выбросами загрязняющих веществ в биосферу. Однако по абсолютному значению загрязнение на железнодорожном транспорте меньше чем автомобильное. Снижение масштабов воздействия железнодорожного транспорта на окружающую среду объясняется следующими причинами:

низким удельным расходом топлива на единицу транспортной работы;
широким применением электрической тяги (в этом случае выбросы загрязняющих веществ от подвижного состава отсутствуют);
меньшим отчуждением земель под железные дороги по сравнению с автодорогами.

Но несмотря на перечисленные позитивные моменты, влияние железнодорожного транспорта на экологическую обстановку весьма ощутимо. Оно проявляется прежде загрязнением воздушной среды, водной и земель при строительстве и эксплуатации железных дорог.

Главной задачей проектировщиков является не преодоление противодействия слепых сил природы, как это считалось раньше, а поиск путей согласования технических решений с природными факторами. Необходимо чтобы строительство дороги не ухудшало качество среды обитания, воздействуя на неё.

Источники и виды загрязнений природной среды железнодорожным транспортом

Протяженность железных дорог составляет 158 тысяч километров. Несмотря на то, что железнодорожный транспорт оказывает наименьшее влияние, особенно по сравнению с автомобильным, его доля в загрязнении окружающей природной среды остаётся высокой. Это происходит в результате выброса вредных веществ, как подвижного состава, так и многочисленных производственных и подсобных предприятий, обслуживающих перевозочный процесс. При этом происходит существенное загрязнение атмосферного воздуха, воды и почвы. Кроме того, железнодорожный транспорт создаёт шумовое, тепловое загрязнение, наличие излучений среды обитания человека.

Источники загрязнения атмосферного воздуха

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 твёрдого топлива в атмосферу выделяются оксиды серы, углерода, азота, летучая зола, сажа. Мазуты при сгорании в котельных агрегатах выделяют с дымовыми газами, оксиды серы, диоксид азота, твердые продукты неполного сгорания ванадия.

Приготовление в депо сухого песка для локомотивов, его транспортировка и загрузка в тепловозы сопровождается выделением 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, толуол, уайт-спирит, формальдегид в концентрации от 10до 150 мг/м3,

При обмывке подвижного состава в воздух выделятся пыль до 1,5-20 мг/м3, карбоната натрия - до 1,0-5,0 мг/м3.

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

Источники загрязнения водных объектов

Вода употребляется во многих технологических процессах железнодорожного хозяйства. В целях экономии этого ценного природного ресурса разработаны нормы потребления и отведения воды. После использования на предприятиях вода загрязняется различными примесями и переходит в разряд производственных сточных вод. Многие вещества, загрязняющие стоки предприятий, токсичны для окружающей природной среды. Качественный и количественный состав стоков, а также их расход зависят от характера технологических процессов предприятия.

Производственные сточные воды локомотивного депо образуются в процессе наружной обмывки подвижного состава, при промывке узлов деталей, аккумуляторов, мытье смотровых канав, стирке спецодежды. Сточные воды 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. Количество загрязнений колеблется от 5до20г на 1кг грунта. Предприятия железнодорожного транспорта занимают территории от2 до50 га (локомотивные и вагонные депо-4-5га, территории промывочных станций, железнодорожные станции, пункты подготовки пассажирских вагонов, шлакопропиточные заводы- 12га). Загрязнение территорий отрицательно сказывается на состоянии окружающей природной среды.

Источники шума и вибрации

Основными источниками шума на железнодорожном транспорте являются движущие поезда, путевые машины, производственное оборудование.

Интенсивное движение поездов вблизи линий жилой застройки, в черте города, посёлка заметно ухудшает акустический климат населённых пунктов и жилых помещений. Распространённым источником шума, является локомотив. Общий шум дизельного тепловоза на расстоянии 0,5 м от корпуса и аэродинамического шума выхлопа на расстоянии 1м от выхода патрубка достигает 120 дБ.

Источниками интенсивного шума являются локомотивные, вагонные депо.

Шумы технологического оборудования можно ориентировочно разделить на три категории:

умеренно шумное с суммарным уровнем звука не более 75дБ;
шумное 75-100дБ;
особо шумовое с уровнем более 100дБ.

Источниками вибрации на железнодорожном транспорте являются такие технологические процессы как укладка бетонных смесей, производство крупнопанельных конструкций. А также движущиеся поезда, механические колебания, которые они возбуждают. Так при следовании поезда через мост вибрации передаются через его основание, реку и рядом находящиеся объекты.

Природоохранная деятельность Западно-Сибирской железной дороги

На предприятиях создана действующая природоохранная структура:

в управлении дороги - самостоятельным отделом, дорожной и передвижной экологическими лабораториями;
на отделениях дороги - секторами охраны природы и производственными экологическими лабораториями;
на предприятиях - инженерами- экологами;

Такая структура позволяет предотвращать непроизводственные финансовые затраты за экологические правонарушения и осуществлять мониторинг окружающей природной среды. Основой мониторинга являются результаты исследования выбросов в атмосферный воздух, сбросов в водные объекты, почвы.

Экологические лаборатории:

проводят измерения и анализы в области промышленных выбросов в атмосферу, сбросов сточных вод;
выполняют расчёт рассеивания загрязняющих веществ предельно допустимых выбросов в атмосферу;
осуществляют инвентаризацию источников вредных выбросов.

В 2005г силами сотрудников экологических лабораторий и секторов охраны природы выполнено 224 тома предельно допустимых выбросов и инвентаризации, где произведены расчёты загрязняющих веществ в атмосфере от 2460 источников, выполнены лимиты размещения отходов для 127 структурных подразделений дороги(1002 вида отходов). Экономический эффект от расчётов составляет 4416,2 тыс. рублей.

Экологические лаборатории оснащены приборами, химическим оборудованием, оргтехникой, помещениями. Современный дизайн, уютные комнаты психологической разгрузки и приёма пищи повышают работоспособность специалистов лабораторий, улучшает их здоровье и настроение. Для успешной работы имеется методическая литература, справочная, информационная.

Способы очистки атмосферного воздуха

Выбросы в атмосферу подлежат очистке. Под очисткой понимают отделение выбросов вредных веществ. В настоящее время используют механические, физические, физико-химические методы удаления из воздуха вредных примесей. Газоочистные установки очищают от твердых, жидких примесей и аэрозолей, газообразных веществ.

Очистка сточных вод предприятий железнодорожного транспорта

Производственные сточные воды железнодорожных предприятий представляют собой сложные системы, содержащие органические и минеральные вещества, состав которых определяется характером техногенных процессов.

Очистка сточных вод предприятий железнодорожного транспорта осуществляется механическими, химическими, физико-химическими, биологическими и другими методами. Для предварительной очитки сточные воды пропускают через решетки, затем отстойники для осаждения из сточных вод примесей в песколовках, отстойниках, гидроциклонах и осветителях. Песколовки применяют для предварительного выделения минеральных и органических загрязнений. Эффективность отстаивания достигает 60%. Для очистки сточных вод от основной массы нефтепродуктов применяются нефтеловушки. Всплывающую нефть собирают поворотными трубами, а твердый осадок удаляют через донный клапан. Для выделения из сточных вод жидких веществ, применяется фильтрование с сетчатыми элементами. Для механической отчистки сточных вод от нефтепродуктов применяются гидроциклоны и центрифуги. Гидроциклоны применяются взамен песколовок или отстойников при недостатке площади их размещения. Сущность биологической очистки заключаются в окислении органических загрязнителей микроорганизмами.

В локомотивном депо работают локальные очистные флотаторы, главная задача которых состоит:

снижение капитальных затрат на очистку сточных вод;
организация замкнутых систем водоснабжения;
вторичное использование утилизированных отходов.

Сточные воды поступают в общий канализационный колодец, а затем на очистные сооружения.

Замкнутые системы на железнодорожном транспорте решают вопросы рационального использования водных ресурсов и защиты окружающей среды и водоёмов от загрязнения. Внедрения технологических процессов повторного и обратного использования воды позволяет сократить ее расход на 20%. Кроме того, качество воды в оборотных системах ниже, чем при сбросе в водоемы.

Утилизация отходов

Утилизация (от лат. utilis- полезный) - употребление отходов с пользой. Этот процесс представляет собой совокупность технологических операций, в результате которых из отходов производится один или несколько видов продукций или используется для получения тепла и энергии.

На железнодорожном транспорте значительная часть образующихся отходов содержит нефтепродукты. Они могут быть горючие и негорючие, жидкие, пастообразные, твердые.

Наиболее эффективным является процесс пиролиза. В этом случае получается около 50% порошкообразного продукта, практически не содержащего нефтепродукты. Выход газообразных продуктов достигает 10%, что позволяет использовать их в качестве топлива, твердый конденсат так же используется в качестве топлива. Наибольшим удельным весом среди производственных отходов обладает шлаки, зола. Шлаковые отходы являются ценным сырьем для промышленного и дорожного строительства.

Кустовой шлак используют как наполнитель бетона, искусственных заполнителей, добавки в производстве кирпича.

Защита от шума и вибраций

Работники железнодорожного транспорта при выполнении служебных обязанностей постоянно подвергаются воздействию интенсивного шума, который помимо вредного действия маскирует информационные звуковые сигналы. Это затрудняет восприятие подаваемых подвижным составом сигналов и сообщений диспетчера и повышает опасность производственного процесса. Поэтому снижение шума является одной из задач охраны труда и окружающей среды.

Источником шума на локомотиве является система «колесо - рельс», вентиляторы, система охлаждения, компрессор. Самым эффективным средством борьбы является применение глушителей. Для этих целей используют огнестойкие и звукопоглащающ0ие материалы. При распространении шума на территории города следует предусматривать специальные градостроительные меры: в зоне примыкающей к железной дороге следует располагать здания, сооружения с ненормированным шумовым режимом - гаражи, автостоянки, склады, защитные полосы озеленения, далее учреждения бытового обследования, площадки в зоне, удаленной от железной дороги располагаются больницы, места отдыха.

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

Наименование предприятия	Расход стоков, м 3 /сут		Загрязняющие вещества	t, °С	рН
Вагонное депо Вагоно-ремонтный завод	50-500 100-1000	Мытье смотровых канав Моечные машины для наружной обмывки подвижного состава, рам тележек, деталей Моечные ванны для обмывки колесных пар, деталей автосцепки, автотормозов, промывки отопительных систем вагонов Гальванические ванны Промывка аккумуляторных батарей	Взвешенные минеральные и органические вещества (песок, нагар, металлы, нефтепродукты, жиры) Минеральные растворимые вещества (щелочи, кислоты, соли тяжелых металлов) Органические растворимые вещества (нефтепродукты, амины, поверхностно-активные вещества) Соли тяжелых металлов, кислоты Кислоты, щелочи, соли тяжелых металлов	10-12	7-9

Наименование предприятия	Расход стоков, м 3 /сут	Источники образования загрязненных стоков	Загрязняющие вещества	t, °С	рН
Локомотивное депо	100-1000	Моечные ванны для обмывки колесных пар, деталей двигателя	Взвешенные минеральные и органические вещества, щелочи, ПАВ	10-12	7-9
Локомотиворемонтный завод	300-2000	Моечные машины для наружной и внутренней обмывки подвижного состава Мытье смотровых канав после окрасочных работ и уборки цеха Промывка аккумуляторов	Взвешенные минеральные и органические вещества, ПАВ, кислоты, щелочи, органические растворители Органические вещества, взвешенные вещества Кислоты, щелочи, соли тяжелых металлов
Промывочно-пропарочная станция	500-1000	Моечные машины для наружной и внутренней промывки цистерн.	Взвешенные вещества (нагар, песок, соединения железа); органические вещества (предельные, непредельные углеводороды, фенолы, тетраэтилсвинец и т.д. Всего 120 наименований); щелочи	40-60	9-13
Шпалопропиточный завод	100-200	Смыв после уборки цеха и процесса пропитки	Взвешенные минеральные и органические вещества, фенолы	40-50	6,5-7,5
Щебеночный завод	100-250	Моечные устройства промывки щебня и оборудования	Минеральные вещества (взвешенные и растворимые)	7-10	»7

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.

Москва 2010 г.

1 История развития скоростного ж. д. транспорта

2 Российские скоростные поезда

3 Влияние на экологию и методы защиты

4 Заключение

1 История развития ж.д. транспорта

Вся история развития железнодорожного транспорта связана со стремлением к повышению рабочих скоростей движения поездов, обеспечению минимального времени нахождения в пути, увеличению использования провозной способности магистралей и повышению комфортабельности пассажиров.

Еще в 1847 г. в Англии на одном из участков Большой Западной железной дороги протяженностью 92 км пассажирские поезда достигали скорости 93 км/ч. Во Франции в 1890 г. паровоз «Crampton» с поездом массой 157 т развил скорость 144 км/ч. В Германии в 1903 г. первый электрический моторный вагон при испытаниях на участке железной дороги Цоссен-Мариенфельд развил скорость 210км/ч. В 50-60 гг. XX столетия в ряде стран осуществлялись научные исследования и инженерные разработки по созданию высокоскоростных железных дорог, рассчитанных на движение со скоростями свыше 200 км/ч. В настоящее время высокоскоростные железные дороги обеспечивают не только высокую скорость передвижения, но и более высокий уровень надежности и безопасности, комфорта, экономичности. Супер поезда, построенные на основе новейших технологий, способные развивать скорость в 300-350 км/ч, успешно конкурируют с автомобильным транспортом и авиацией.

Высокоскоростной наземный транспорт (ВСНТ) в современном понятии - это железнодорожный транспорт, обеспечивающий движение поездов со скоростью более 200 км/ч. ВСНТ осуществляется либо колесным подвижным составом по рельсовому пути, либо бесконтактным способом, когда для тяги и торможения применяется линейный электрический привод, а для создания условий движения - магнитный подвес, так называемый левитирующий транспорт.

2 Российские скоростные поезда

Как известно, в нашей стране в середине 70-х гг. прошлого столетия был создан скоростной поезд ЭР200 (рис. 5.33), развивающий на отдельных участках скорость движения 200 км/ч, который с 1984 г. находится в коммерческой эксплуатации на линии Санкт-Петербург-Москва. Позже был изготовлен еще один состав поезда ЭР200. Для того времени эти поезда вполне отвечали передовым техническим требованиям.

Однако в последующем практическое развитие ВСНТ было заторможено, хотя теоретические исследования проблемы высокоскоростного движения продолжались. Лишь в 1988 г. принята государственная научно-техническая программа, которая включала проблему создания системы и технических средств наземного рельсового транспорта для пассажирских перевозок со скоростью до 350 км/ч. В 1989-1991 гг. были проведены технико-экономические исследования по созданию высокоскоростной магистрали (ВСМ) Центр-Юг (Санкт-Петербург-Москва-Крым и Кавказ), а в качестве первоочередного шага - сооружение ВСМ Санкт-Петербург-Москва.

С 1992 г. проводится работа по составлению технического задания на проектирование российского высокоскоростного поезда, получившего название «Сокол». Этот поезд будет эксплуатироваться на скоростных линиях железных дорог России со скоростями до 160- 200 км/ч, хотя он рассчитан на 250-350 км/ч, до сооружения ВСМ Санкт-Петербург-Москва.

3 Влияние на экологию и методы защиты

Для колесного подвижного состава используется традиционный рельсовый путь, в который укладывается, как правило, усиленная путевая решетка, а для левитирующего ВСНТ создается специальная путевая структура. При контактном ВСНТ прокладка пути, как правило, осуществляется на поверхности земли, а иногда возводятся путепроводы. Для левитирующего транспорта обычно строят искусственные сооружения (эстакады), на которых создают путевую структуру со станциями и ограждениями. Стоимость такой путевой структуры значительно выше, чем в случае рельсового транспорта. ВСНТ с магнитным подвесом является наиболее перспективным и экологически чистым, а также самым бесшумным. При его проектировании и определении стоимости строительства и эксплуатации исходят из позитивных влияний на уровень затрат следующих факторов: высокий темп и экономичность сооружения; большая степень стандартизации и взаимозаменяемости элементов и узлов пути, его надежность, стабильность, долговечность; предельная индустриализация изготовления путевых конструкций; возможность механизации и автоматизации процессов сборки, отладки и пуска в эксплуатацию всей системы. Большим преимуществом левитирующего транспорта по сравнению сконтактным является более высокая степень безопасности и возможность максимальной автоматизации движения.

4 Шум и вибрация при движении поездов

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. Нарушение сна может иметь различные формы: удлинение периода засыпания, пробуждения во время сна, ухудшение качества сна, т. е. переход от глубокого сна к более легкому, поверхностному. Мгновенные прерывания сна учащаются с увеличением частоты и силы звука. При равном акустическом показателе шум от поездов вызывает в 3 раза меньше нарушений сна, чем шум от автомобилей. На сон влияет не только уровень шума, но и число его источников.

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.

Шум железной дороги заглушает человеческий голос, он мешает при просмотре и прослушивании теле- и радиопередач. Как показали результаты анкетирования, шум поездов в большей степени препятствует восприятию речи, чем шум от автомобильного движения. Это объясняется, прежде всего, продолжительностью шумового эффекта, вызываемого движением поезда. Шум может стать причиной стрессового состояния, характеризующегося повышением активности центральной и вегетативной нервной систем. О приближении пассажирского и тем более грузового поезда известно задолго до его появления - по шуму, знакомому всем перестуку колес, железному лязгу. Через города и поселки, по берегам тихих рек, заповедным местам днем и ночью идут составы. И это отнюдь не благотворно воздействует на людей, животный мир природы и даже на ее растительный наряд.

Исследователями получены характеристики шумов всех категорий поездов в зависимости от скорости и интенсивности их движения, данные по шуму грузовых дворов и станций, депо, тяговых подстанций и других объектов железнодорожного транспорта.

Шум поезда слагается из шума локомотива и вагонов. При работе тепловозов наибольший шум отмечается у выпускной трубы двигателя, где уровни звукового давления достигают 100–110 дБА. Даже на расстоянии 50 м от оси крайнего пути наружный шум тепловоза составляет 83– 89 дБА.

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. При этом уровни и частотный спектр шума зависят от состояния рельсового пути и колес, а также от возбуждаемых в них колебаний. 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 на величину до 15 дБА. Стыки рельсов вызывают ударный шум с повышением его уровня до 10 дБА. К таким же результатам приводят различные неровности, выбоины и нарушения кривизны поверхности катания и гребня колес. При движении в кривых малого радиуса иногда возникают скрежущие шумы. Такие же шумы наблюдаются и при пользовании дисковыми тормозами.

При движении поезда со скоростью 70 –80 км/ч по рельсам, уложенным на деревянных шпалах, звуковое давление у колес составляет 125–130 дБ, а по рельсам, лежащим на железобетонных шпалах, - всего на 1– 2 дБ больше. В зависимости от скорости движения шум возрастает в среднем для пассажирских поездов на 0,37 дБ, для грузовых на 0,3 дБ и для локомотивов на 0,23 дБ при увеличении скорости на 1 км/ч. Уровни звука от пассажирских, грузовых и электропоездов при скорости движения 50–60 км/ч составляют 90– 92 дБА.

Предельно допустимый уровень шума, создаваемого вагоном при движении, должен быть не более 80 дБ на расстоянии 50 м от железной дороги, а от проходящих скоростных поездов в населенных местах не должен превышать уровня, указанного в Строительных нормах, Правилах защиты от шума и ГОСТ ССБТ «Шум».

Высокий уровень и среднечастотный характер колесного шума поезда по санитарной оценке весьма неблагоприятны и требуют эффективных мер его снижения. Однако применяемые на практике методы и приемы пока не дают заметного эффекта. Так, общее снижение шума в результате укладки бесстыкового пути и установки резиновых прокладок между рельсами и шпалами составляет всего 6–12 дБА. В то же время волновой износ рельсов повышает шум на 20 дБА. Резиновые прокладки в колесах на железнодорожном транспорте не применяются.

Заключение

Проблема развития высокоскоростного экологически чистого наземного транспорта носит общенациональный характер. Ее решение позволило бы существенно улучшить ситуацию с организацией перевозок пассажиров на основных на-правлениях сети железных дорог, обеспечить увеличение пассажирооборота, сократить потребность в подвижном составе и в результате поднять престиж отечественных железных дорог и государства в международном аспекте.

Наиболее эффективным методом решения этой проблемы является научно-техническое планирование и управление комплексом решаемых задач на базе Федеральной целевой программы.

Россия занимает четвертое место в мире по пассажирообороту железнодорожного транспорта и не имеет высокоскоростного сообщения. Лидирующее положение по пассажирообороту в высокоскоростном движении занимает Япония (около 75 млрд. пасс-км в год). В странах европейского сообщества (Франции, Германии, Великобритании, Италии, Испании, Швеции) общий пассажирооборот в высокоскоростном движении составляет около 45 млрд. пасс-км в год. Из года в год пассажирооборот в высокоскоростных перевозках увеличивается, т.е. его популярность растет. Всего в эксплуатации на зарубежных железных дорогах по состоянию на начало 2000 г. находилось 13375 вагонов высокоскоростного пассажирского состава, из них около 45% в моторвагонном исполнении.

Ключевые слова

железные дороги; воздействие на окружающую природную среду; санитарные нормы; ингредиентные загрязнители; электромагнитные поля; шум подвижного состава / railways; environmental impact; sanitary regulations; ingredient pollutants; electromagnetic fields; rolling stock noise

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

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]