Воздействие автомобильной дороги на окружающую среду

Транспортный шум

Наряду с загрязнением воздуха следствием развития транс­порта стал шум. Воздействие транспортного шума на окружаю­щую среду стало проблемой.

Шум — физическое и физиологическое явление, оказываю­щее неблагоприятное воздействие на организм человека. Как про­блему шум стали оценивать еще в древности, поэтому решение задач защиты от шума имеет глубокие исторические корни.

Современные исследования транспортного шума проводятся по следующим аспектам: санитарно-гигиеническому, инженерно-техническому, архитектурно-планировочному, строительно-акустическому и социально-экономическому.

Проблема транспортного шума многоаспектна, поэтому ее решением занимались специалисты самых разных областей: конструкторы, медики, социологи, строители. Труды С. П. Алексеева, Б. Г. Пруткова, Г. Л. Осипова, И. Л. Карагодиной легли в основу многих научных направлений, связанных с вопросами шумовой эмиссии. П. И. Поспелов, В. Н. Покидько и др. занимались непосредственно установлением качественных связей параметров шума с транспортными и дорожными условиями.

Шум — любой нежелательный звук, своеобразный «про­дукт-отход» цивилизации. Шум — источник и причина многих болезней. Он раздража­ет, замедляет психические реакции, нарушает обмен веществ, вызывает быстрое утомление. Медики доказали, что чрезмерный шум ведет к избыточному образованию в артериях холестерола, а это вызывает развитие атеросклероза.

С точки зрения физики шум — механические колебания, распространяющиеся в воздухе и других упругих средах. Звуко­вая волна оказывает на барабанную перепонку периодическое давление (звуковое давление) и вызывает колебание перепонки, которое воспринимается слуховым нервом, передается в слуховые центры коры человеческого мозга и вызывает ощущение звука. В физическом отношении звук характеризуется громкостью, высо­той его тона.

Физиологическое ощущение громкости и высоты звука оп­ределяется физическими свойствами звуковых волн: амплитудой звукового давления, частотой его изменений.

Человеческое ухо способно оценивать не абсолютное, а отно­сительное изменение звукового давления, поэтому введено поня­тие «уровень звукового давления». Уровень звукового давления — десятикратный десятичный логарифм отношения интенсивности звуковой энергии к ее пороговому значению.

Для практических целей при определении изменений уров­ней звукового давления в акустике принято пользоваться между­народной величиной, равной 1/10,. бела — децибелом (дБ). Опы­том установлено, что увеличение силы звука в 10 раз, т. е. на 1 бел. на слух ощущается как увеличение громкости примерно в 2 раза.

Человек обладает чрезвычайно большим диапазоном чувст­вительности — от 20 до 120 дБ, что соответствует изменению ин­тенсивности звуковой энергии в 10 раз. Уровень шума менее 55 дБА (А — корректирующий контур шумомера, отражающий субъективность восприятия шума человеком) не причиняет вреда человеку. Уровень шума от 55 до 60 дБА причиняет некоторые неудобства наиболее чувствительным людям; от 60 до 65 дБА (но­чью) вызывает крайне неприятные ощущения; шум более 65 дБА причиняет существенные неудобства.

В зависимости от частоты звуковых волн выделяют инфра­звук с частотой /<16 Гц, слышимый звук — /от 16 Гц до 20 кГц и ультразвук — f> 20 кГц.

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; 16000 Гц) дает представление об октавном спектре шума — Дру­гой важной физической характеристике звуковых волн.

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

Теория эмиссии шума различает три основных типа источ­ников шума: точечные, линейные и прерывистые. Механизм эмиссии транспортного шума заключается в генерации шума дви­гателем автомобиля и шума качения. Дорожные и транспортные условия движения определяют параметры шума двигателя (режим работы), глум качения зависит от скорости движения автомобиля, состояния шин и покрытия автомобильной дороги.

В соответствии с классической теорией распространения звуковых волн транспортный шум можно описать сферической или цилиндрической волной. Характер затухания определяется типом источника, но зависит от ряда общих и специфических факторов: расстояния от источника шума, молекулярного погло­щения в воздушной среде; характера поверхности земли, наличия зеленых насаждений и экранов; температурного и ветрового ре­жима. Нормативная интенсивность затухания сферической волны составляет 6 дБА на удвоенное расстояние, а цилиндрической — 3 дБА соответственно.

Сравнительная оценка разных источников шума приведена в табл. 4.

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

Так, допустимый шум уличного движения во дворах жилых домов не должен превышать, согласно СНиП 20444-85 «Шум. Транспортные потоки. Методы измерения шумовой характери­стики»:

— днем — 50 дБ,

— ночью — 40 дБ.

Общий уровень шума в жилых помещениях не должен пре­вышать:

— днем — 40 дБ,

— ночью — 30 дБ.

Таблица 4. Оценка основных источников транспортного шума

Вид источника	Эквивалентный уровень шума, дБ
Автомобильный транспорт (на расстоянии 7,5 м)	77-83
Легковые автомобили
Автобусы и грузовые автомобили	78-83
Железнодорожный транспорт (на расстоянии 20 м)	90-101
Воздушный транспорт	98-105

ВОЗДЕЙСТВИЕ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Воздействия на среду дороги как инженерного сооружения имеют постоянный характер и не связаны непосредственно с дви­жением транспортных средств. В связи с этим принято говорить о гармоничном сочетании дороги с природой.

Кроме того, дорожные условия отчасти определяют количе­ство (эмиссию) выбросов и параметры их распространения на прилегающей территории.

Воздействие процессов строительства и ремонта дороги про­должаются сравнительно короткое время, но могут иметь значи­тельную интенсивность.

Низкий уровень экологической безопасности существую­щих, в том числе вновь построенных, дорог привел к тому, что в общественном сознании строительство или реконструкция дороги ассоциируется с ухудшением среды обитания для местного насе­ления.

В экологическом аспекте автомобильную дорогу можно рас­сматривать как предприятие, вытянутое в линию. Результат взаимодействия автомобильной дороги с окружающей средой за­висит от ее расположения, геометрических параметров, транспор­но-эксплуатационных характеристик и системы эксплуатации.

Это предприятие выполняет транспортную работу, выраба­тывает продукцию в виде перевозок. Как любое другое предпри­ятие, дорога взаимодействует со своим окружением. Результат взаимодействия автомобильной дороги с окружающей средой за­висит от расположения и ее размеров и транспортно-эксплуатационных качеств.

Вопрос о взаимодействии дороги как инженерного сооруже­ния с окружающей средой для специалистов не нов. Р1нженеры путей сообщения давно оценивали результаты воздействия усло­вий проектирования, строительство и эксплуатацию автомобиль­ных дорог. Разрабатывая меры по защите земляного полотна и дорожных одежд от вредных воздействий: климатических, топо­графических, геологических, гидрологических и других природ­ных условий, они заметили, что и дорога как важное звено хозяйственной деятельности человека в сою очередь оказывает оп­ределенное влияние на природные изменения и является факто­ром их изменения. В частности, устройство насыпей и выемок приводит к изменению рельефа местности. Наличие земляного полотна изменяет условие поверхностного стока воды, мостовые сооружения влияют на режим рек, дорожные сооружения могут способствовать как закреплению грунта, так и развитию ополз­ней, образованию оврагов и др. Однако до настоящего времени главное внимание инженеров путей сообщения было сосредоточе­но на защите дороги от окружающей среды. С развитием дорож­ного движения острой стала проблема защиты окружающей среды от (загрязнения) отрицательного воздействия системы «дорожные условия — транспортные потоки».

Меняются взгляды на комплекс «дорога — окружение». Жизнь растений и животных рассматривается не изолированно, а в совокупности с местом их жизни, условиями их обитания.

Автомобильные дороги влияют на места обитания жизнен­ных сообществ, нарушают естественные пути миграции живот­ных. Пересекая лес автомобильной дорогой, получают две лесные опушки, что изменяет гидрологический режим местности. В ре­зультате происходит смена видового состава растительности вдоль дорог, снижается продуктивность леса. От загазованности, шума, вибрации в придорожной полосе происходит смена видов живот­ных. Замечены генетические мутации насекомых и грызунов, обитающих в полосе отвода.

При столкновении с движущимся автомобилем гибнут пче­лы, птицы. Мелкие животные (земноводные, змеи, мелкие и крупные млекопитающие) становятся жертвами автотранспорта, т.к. автомобильная дорога разорвала пути их естественной мигра­ции. Огромный экономический и моральный ущерб наносит ги­бель крупных животных при наезде автомобилями.

На XV Международном дорожном конгрессе в Мехико (1975) была создана рабочая группа по подготовке вопроса «Доро­га и окружающая среда». На XVI Международном дорожном кон­грессе в Вене (1979) состоялась специальная дискуссия по этому вопросу. Основные выводы, принятые конгрессом, заключаются в том, что при проектировании новых дорог или реконструкции существующих следует обязательно учитывать их воздействие на окружающую среду. При разработке проекта следует учитывать, что автомобильная дорога должна способствовать эффективному использованию общественного автомобильного транспорта и обес­печивать важнейшие внутри- и межрайонные связи. Дорога спо­собствует тому, что сельское население получает доступ к городу как месту работы, культурному центру и центру снабжения, а городское население — к сельским районам для участия в сель­скохозяйственных работах, организации отдыха.

Дорога играет важную роль в выравнивании уровней разви­тия различных районов. В результате улучшения транспортных условий повышается эффективность капиталовложений в отда­ленных, экономически не освоенных районах.

В значительной степени от дороги зависит туризм, особенно в горных районах.

Непривлекательные ландшафты, обезображенные отвалами ранее произведенных горных выработок и отходами перерабаты­вающих промышленных предприятий, при хорошо спроектиро­ванных дорожных сооружениях могут стать гораздо лучше.

Благодаря наличию автомобильных дорог ряд живописных сельских районов, природных памятников и др. становятся дос­тупными для широких кругов населения.

В ряде стран, особенно с небольшой территорией, автомо­бильному транспорту принадлежит первое место среди других видов сообщения. Это объясняется наличием широкой сети дорог, маневренностью и повышенным комфортом автомобильного транспорта. По сравнению с железной дорогой перегрузочные работы здесь сокращаются до минимума. Время транспортировки грузов по автомобильной дороге обычно меньше, чем по желез­ной, что особенно важно при перевозке скоропортящихся грузов (продуктов).

Воздействие автомобильной дороги на человека заключается прежде всего в том, что вызванный дорожным движением транс­портный шум нарушает сон, вызывает раздражительность, ус­ложняет профессиональную деятельность человека, т. е. влияет на его физиологическое и психологическое состояние, кроме того, на здоровье человека пагубно действует загрязнение воздуха.

На чистоту воздуха и на микроклимат оказывают отрица­тельное влияние загрязнение окислами углерода СО_х, азота NО_x, серы SО_x, озоном О₃, несгоревшими углеводородами и пылью (са­жа, асбест, соединения свинца). Возведение высоких насыпей и противошумных барьеров способно вызвать изменение микрокли­мата.

Воздействие автомобильной дороги на почву проявляется в загрязнении свинцом, углеводородами, солями и др.

Автомобильная дорога как самостоятельное сооружение влияет на окружающую среду, являясь фактором ее изменения: рельефа, микроклимата, условий поверхностного стока, режима рек, нарушения путей миграции животных.

Неудовлетворительное транспортно-эксплуатационное со­стояние автомобильной дороги обусловливает сложные условия работы автомобилей, повышая тем самым количество выбросов при нестабильной работе двигателей, увеличивает износ авто­мобилей.