2.2. Загрязнение атмосферного воздуха

Оценка загрязнения атмосферного воздуха в районе проектируемой транспортной развязки для КАД в п. Горская выполнена в соответствии с требованиями ОНД-86 [4] с использованием программы УПРЗА "Эколог" (версия 2.2).

При загрязнении воздушной среды следует исходить из сложившейся ситуации, учитывая фоновые уровни загрязнения, существующие локальные источники загрязнения и перспективы их изменения на прогнозный период. На основе этих данных возможно проведение осмысленных оценок, позволяющих определить вклад нового объекта (в данном случае - транспортной развязки КАД) в загрязнение атмосферы, определение порядка выполнения необходимых природоохранных мероприятий. В связи с этим далее последовательно рассмотрены вопросы, связанные с фоновыми концентрациями загрязняющих веществ, с оценкой воздействия движения по Приморскому шоссе, и далее с общим воздействием при эксплуатации развязки КАД, исходя из рассмотренных условий на 20-летний прогнозный период.

Фоновые уровни загрязнения атмосферы

В настоящее время качество воздушной среды в рассматриваемом районе удовлетворительное. Это подтверждают данные по фоновым уровням загрязнения, предоставленные ГУП "ГОСМЕТ" (письмо № 09-30335ф от 22.06.99) и указанные в таблице 4. Поселок хорошо проветривается со стороны Финского залива. Однако можно отметить относительно повышенную запыленность воздуха, что обусловлено воздействием города и незавершенностью работ по строительству комплекса защитных сооружений от наводнений. Последняя причина будет устранена по окончании строительства этих сооружений.

Фоновые уровни загрязнения атмосферы

Основным источником, определяющим современный уровень загрязнения воздуха другими компонентами, является трансграничный перенос вредных примесей, воздействие со стороны Санкт-Петербурга, а на локальном уровне - движение автомобильного транспорта по Приморскому шоссе. Последний источник является определяющим в части загрязнения воздуха поселка диоксидом азота, поскольку другие местные источники этого вещества в летний период отсутствуют, хотя в зимний период дополнительным источником диоксида азота служит печное отопление, осуществляемое в жилых постройках поселка.

Воздействие автомобильного транспорта, движущегося по Приморскому шоссе, сглаживается наличием достаточного количества зеленых насаждений (в том числе на разделительной полосе), а также приподнятым над шоссе положением основного жилого массива п. Горская. Целесообразно характер этого воздействия рассмотреть отдельно.

Расчет загрязнения атмосферы со стороны существующего транспортного потока на Приморском шоссе

Приморское шоссе пересекает поселок с севера на юг, проходя главным образом за пределами жилой застройки, которая располагается за линией железной дороги на небольшом возвышении. Шоссе имеет четыре полосы движения и разделительную полосу 12 м с двухрядной посадкой деревьев.

Как показали натурные наблюдения (20.04.99 и 24.05.99), интенсивность движения по шоссе, на сегодняшний день, составляет в среднем 1020 а/м в час, из них 70% легковых и 30% грузовых машин, в основном малотоннажных.

Расчет загрязнения воздуха производился для этой характерной интенсивности потока с целью выявить вклад Приморского шоссе в общую картину загрязнений. Для построения модели выполнена аппроксимация трассы вытянутыми прямоугольными площадными источниками, продольные оси симметрии которых совпадают с серединой проезжей части соответствующих направлений. Ширина площадных источников равна ширине проезжей части Приморского шоссе для соответствующего направления движения.

Расчет эмиссии загрязняющих веществ выполнен в соответствии с «Методикой определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов» [3], разработанной НИИ атмосферы (1999 г.). Согласно Методике определяются концентрации следующих загрязняющих веществ: диоксида азота, оксида углерода, сажи, углеводородов (бензин, керосин), диоксида серы, формальдегида, бенз(а)пирена, а так же аэрозолей соединений свинца. При вычислении эмиссии соединений свинца полагается, что только 10% карбюраторных автомобилей используют этилированный бензин. Такое ограничение принято исходя из того, что в Санкт-Петербурге и области запрещено использование этилированного бензина.

Значения предельно допустимых концентраций указаны в таблице 5.

Значения предельно допустимых концентраций

Вычисление распределения концентраций загрязняющих веществ выполнено по программе УПРЗА «ЭКОЛОГ». Мощность эмиссии площадного источника (параметр ГВС в программе УПРЗА «ЭКОЛОГ») определяется путем умножения погонной эмиссии q на соответствующую длину рассматриваемой площадки.

Основной жилой массив пос. Горская приподнят над уровнем Приморского шоссе на возвышенности высотой 6-8 м, что сказывается на пространственном распределении загрязняющих веществ. Это обстоятельство может быть учтено с помощью методики ОНД-86 [4 (Гл. 4)] и, соответственно, в программе УПРЗА «ЭКОЛОГ» путем введения поправочного коэффициента на рельеф местности. Для рассматриваемого участка Приморского шоссе этот коэффициент составляет =1,2.

Как известно, наибольшую ширину санитарно-защитной зоны по загрязнению воздуха автомобильным транспортом дает диоксид азота, поэтому этому компоненту загрязнений при проведении ОВОС уделяется повышенное внимание.

Как показывают расчеты, влияние собственно Приморского шоссе на загрязнение приземной атмосферы диоксидом азота дает концентрации, равные примерно 0,5 ПДК (см. рис.4), что весьма близко к существующим фоновым концентрациям. Из последнего следует, что фоновые концентрации NO₂ (см. табл. 4) определяются, прежде всего, движением транспорта по Приморскому шоссе. Сказанное дает основание в дальнейшем учитывать Приморское шоссе в общей расчетной схеме всей транспортной развязки с исключением его из фона.

Рис. 4. Концентрации диоксида азота (в долях ПДК_м.р.) в пос. Горская, обусловленные движением автомобильного транспорта по Приморскому шоссе при современной интенсивности транспортного потока 1020 ам в час.

Расчет загрязнения атмосферного воздуха в пос. Горская при функционировании транспортной развязки

Расчет загрязнения атмосферного воздуха при функционирующей транспортной развязке в пос. Горская выполнен в соответствии с методикой ОНД-86 [4], реализованной с использованием программы УПРЗА “ЭКОЛОГ”. В расчете учитываются все транспортные потоки, оказывающие влияние на качество атмосферного воздуха: Приморское шоссе, Кольцевая автомобильная дорога (КАД) с ветвями развязки, а также ул. Муромцева (с выходом на ад Горская - Осиновая Роща ), обеспечивающая местное движение. Влияние железнодорожного транспорта не учитывается, поскольку путь электрифицирован. Указанные дороги располагаются в разных уровнях, а сама развязка имеет сложную пространственную конфигурацию, что накладывает дополнительные требования к построению расчетной модели. Следует отметить, что программа УПРЗА «ЭКОЛОГ» позволяет учесть эти особенности, и эта открывающаяся возможность реализована в представленных далее расчетах.

Сложная система проектируемых и существующих дорог и путепроводов моделируется набором площадных источников загрязнения, сопряженных между собой. Схема расположения и нумерация площадок представлена на рис. 5. В используемой модели каждая полоса движения КАД моделируется как отдельный источник загрязняющих выбросов, который разбивается далее на характерные расчетные площадки с однородными характеристиками эмиссии, зависящими от интенсивности движения на рассматриваемом участке. Согласно ОНД-86 все параметры для каждого площадного источника задаются как для одного точечного, т.е. соответствуют одному осредненному по характеристикам автомобилю, а мощность эмиссии загрязняющего вещества задается суммарная для всей рассматриваемой площадки. Суммарная мощность эмиссии находится путем умножения погонной эмиссии q (гмс), определяемой, исходя из данных «Методики определения выбросов…» [3], на длину соответствующего площадного источника (см. табл. 6). Приморское шоссе аппроксимируется прямоугольными площадными источниками, объединяющими потоки на каждом из направлений движения. Площадные источники, моделирующие участок местного движения по ул. Муромцева, включают всю ширину проезжей части.

Интенсивность движения по основным магистралям и ветвям развязки принимается в соответствии с данными, указанными на рис. 6.

Скорости движения на магистральных участках приняты равными 80 кмчас, а на ветвях развязки 40 кмчас.

Модели, заложенные в основу ОНД-86, учитывают высоту источника загрязняющих веществ, причем, как известно, концентрация быстро падает с увеличением высоты источника. Это позволяет учесть приподнятое положение соответствующих участков КАД в зоне жилой застройки (до 4-х метров над существующими отметками) и над Приморским шоссе (до 10 метров), что, по сути, определяет трехмерное расположение источников. Разбиение на площадки произведено таким образом, чтобы в пределах площадок не было значительных перепадов высот. При расчетах учитывается среднее высотное положение площадок.

Рис. 5. К построению расчетной модели загрязнения воздуха в районе транспортной развязки в пос. Горская для программы УПРЗА «ЭКОЛОГ». Цифрами указаны номера площадных источников, аппроксимирующих в совокупности систему проектируемых и существующих дорог.

Рис.6. Схема распределения интенсивностей транспортных потоков в зоне транспортной развязки в пос. Горская на 20-летнюю перспективу.

Мощность эмиссии (гмс) загрязняющих атмосферу веществ на участках модели

Расчет распределения концентраций загрязняющих веществ выполнен с учетом эффекта суммации, который присущ ряду рассматриваемых веществ, например (NO₂+SO₂). Как показывают расчеты, наибольшую опасность представляет именно эта комбинация веществ, давая наиболее широкую зону загрязнения. Изолинии распределения концентраций для этого случая представлены на рисунке 7.

Рис. 7. Изолинии загрязнения воздуха в пос. Горская по группе суммации (NO₂+SO₂) (в долях ПДК) при полной проектной загрузке транспортной развязки без учета природоохранных мероприятий. (Изолинии представлены красным цветом).

По другим компонентам загрязняющих веществ уровни загрязнения существенно меньше. Примером тому может служить распределение концентраций оксида углерода (СО), изображенное на рис. 8.

Рис. 8. Концентрация СО в долях ПДК в зоне транспортной развязки при полной проектной загрузке без учета природоохранных мероприятий.

Расчеты показывают, что как для СО, так и для других веществ, исключая диоксид азота, наибольшие уровни концентраций, отмечаемые у кромки дороги с наибольшей интенсивностью движения (КАД), не превосходят предельно допустимых (см. диаграмму на рис. 9).

Рис. 9. Максимальные концентрации загрязняющих веществ у кромки КАД.

Это обстоятельство еще раз подчеркивает необходимость сосредоточиться на анализе загрязнения воздуха диоксидом азота, так как именно это вещество определяет наиболее широкую зону сверхнормативного загрязнения. Судя по данным, представленным на рис. 9, эта зона недопустимо велика, что предопределяет необходимость проведения природоохранных мероприятий. Вопрос о применении природоохранных мероприятий, направленных на уменьшение зоны влияния диоксида азота, подробно освещен в разделе 3. Следует отметить, что среди возможных мероприятий в настоящем проекте используются защитные экраны, устанавливаемые вдоль КАД в жилой зоне пос. Горская, и зеленые насаждения. Экраны играют двоякую роль - снижают концентрации загрязняющих веществ в воздухе и обеспечивают снижение уровней шума.

2.3. Оценка уровней шумового воздействия транспортных потоков

С экологической и гигиенической точек зрения проблема транспортного шума в пос. Горская при эксплуатации транспортной развязки является одной из самых острых, поскольку дорога будет проходить в непосредственной близости к жилой застройке. Такие условия предопределяют необходимость тщательного исследования фактических и прогнозируемых акустических условий на прилегающих территориях. Учитывая значимость этой проблемы, на стадии инженерно-экологических изысканий были выполнены измерения фоновых уровней шума, которые проводились аккредитованной лабораторией ОНИЛ Санкт-Петербургского государственного университета путей сообщения (отчет о НИР «Измерение шумового фона в поселке Горская в зоне строительства транспортной развязки», рег. №2617) [5].

Измерение фоновых уровней шума в пос. Горская.

Распространение шума от транспортных потоков в зоне жилой застрой-ки - сложный процесс, характеризующийся такими явлениями, как интерференция, дифракция, поглощение звука элементами внеш-ней среды и др. Все эти явления оказывают существенное влияние на формирование звукового поля.

Измерение шума от транспортных потоков в таких зонах часто затруднены из-за наличия так называемых внутриквартальных ис-точников шума. К ним относятся физкультурные и детские игровые площадки, разгрузочно-погрузочные площадки на хозяйственных дворах магазинов, столовых и других учреждений общественного питания, гара-жи, трансформаторные подстанции и др.

Основной задачей проводимых измерений являлась оценка фактического состояния шума в зоне жилой застройки пос. Горская и вблизи Приморского шоссе.

Методика проведения экспериментальных исследований.

Измерения уровней шума транспортных потоков в зоне жилой застройки пос. Горская и вблизи Приморского шоссе производились в соответствии с требованиями ГОСТ 20444 - 85 [6]. Измерительный микрофон шумомера во время измерений располагался на высоте 1,5 м. При изме-рениях уровней шума вблизи Приморского шоссе микрофон располагался на расстоянии 7,5 м, от оси ближней к точке измерения полосы. Для оценки уровня затухания шума транспортных потоков по мере удаления от Приморского шоссе производились также измерения соответственно на расстоянии 15 м, 30 м, 60 м от оси ближней к точке измерения полосы движения.

При измерениях шума в зоне жилой застройки пос. Горская микрофон шумомера располагался на высоте 1,5 м от земли, но не ближе 1 м от стены зданий, сплошных заборов и других сооружений или элемен-тов рельефа, отражающих звук.

Измерительный микрофон направлялся в сторону транспортного потока.

Калибровка аппаратуры производилась в каждой точке до и после про-ведения измерений шумовой характеристики транспортного потока.

Условия измерений

Для исключения влияния шума железнодорожного транспорта, измерения шумовой характеристики транспортных потоков производились с 10.30 до 14.00 ( период минимальной интенсивности движения железнодорожного транспорта на данном участке) и с 17.00 до 19.00 - в период макси-мальной интенсивности движения транспортных средств ( в том числе ж/д транспорта). Однако, движение поездов по железнодорожной ветке осуществляется крайне редко (2-4 поезда в час) и на уровнях эквивалентного шума практически не сказывается.

При скорости ветра от 1 до 5 м/с на измерительный микрофон шумомера надевался ветрозащитный насадок.

Аппаратура

Измерения шума производились интегрирующим шумомером 00026 1-го класса точности фирмы «Роботрон» (Германия) зав.№81095. Для калибровки измерительного тракта применялся калибратор звука 05000.

Скорость ветра во время измерений контролировалась при помощи чашечного анемометра МО - 13. Для измерения расстояний использовалась 20-ти метровая рулетка. Вся измерительн-ая аппаратура имеет действующие свидетельства о государственной поверке.

Результаты экспериментальных исследований

Результаты измерений шума транспортных потоков в зоне жилой за-стройки пос. Горская и вблизи Приморского шоссе приведены в табл. 7 и 8.

Уровни шума от транспортных потоков в зоне жилой застройки пос. Горская

Данные таблицы 7 свидетельствуют о том, что не наблюдается ярко выраженная закономерность при распространении звука от транспортных потоков в зоне жилой застройки. Так, например, измеренные уровни звука на одном и том же расстоянии от оси дороги и при практически одинаковой интенсивности движения транспортных средств в точках 3 и 4 отличаются на 7 дБА. Это можно объяснить как влиянием звукопогло-щения травяного покрова в точке 4, так и более близким расположением точки 3 к источнику внутриквартального шума (в доме постоянно велись строительные работы о использованием ручного электроинстру-мента и циркулярной пилы). В то же время, измеренные уровни звука в точке 2, расположенной ближе точки 3 к источнику внутриквартального шума, оказались значительно ниже (на 9 дБА), поскольку точка 2 от-делена от особняка широкой лесопосадкой, да и сама автобусная оста-новка является дополнительно своеобразным пространственным акустическим экраном.

Приведенные в таблице 7 эквивалентные уровни звука, измеренные в контрольных точках, при данной интенсивности движения транспортных средств, не превышают нормативных значений, приведенных в СН [7] для дневного времени суток.

Уровни шума от транспортных потоков вблизи Приморского шоссе.

Примечание: 1) интенсивность движения транспортных cредств составляла 1300 - 1500 ед./ч.

2) преобладающим видом транспорта были легковые автомобили ( 85 - 90 %).

Данные таблицы 8 свидетельствуют о том, что имеется определенная закономерность в затухании звука от транспортных потоков по мере удаления от шоссе при удвоении расстояния, эквивалентный уровень звука Lа экв уменьшается на 4 - 5 дБА, что хорошо согласуется с данными, приведенными в ряде источников [1],[8].

Можно утверждать также, что в точке 12, расположенной на расстоянии 60 м от оси ближней полосы движения, при данной интенсивности движения транспортных средств и данной характеристике транспортного потока, измеренные эквивалентные уровни звука не превышают допустимых значений, приведенных в СН, для дневного временя суток.

Карта фоновых эквивалентных уровней шума показана на рис.10.

Проведенные измерения позволяют сделать следующие выводы:

1. Проведенные исследования показали, что при распространении звука от транспортных потоков в условиях свободного звукового поля при каждом увеличении расстояния от точки наблюдения до оси первой поло-сы движения в 2 раза уровень шума Lа экв уменьшается на 4 - 5 дБА.

2. В ходе исследований установлено, что и зоне жилой застройки не наблюдается определенной закономерности при распространении шума от транспортных потоков, что обусловлено рядом факторов: наличием (отсутствием) отражающих или поглощающих звук предметов (соседние до-ма, заборы, полоса зеленых насаждений и т.п.); характером транспорт-ного потока и его интенсивностью (грузовые или легковые автомобили, автобусы, мотоциклы и т.п.). Так, например, шум излучаемый грузовым автомобилем, примерно на 10 дБА превышает шум легкового автомобиля [5], наличием (отсутствием) в зоне жилой застройки посторонних источников шума (внутриквартальный шум).

3. Можно констатировать, что уровень естественного фона в зоне жилой застройки пос. Горская лежит в пределах 38 - 40 дБА

4. В условиях близких к свободному звуковому полю (точки 9-12 вблизи Приморского шоссе) уровни шума от транспортных средств не пре-вышают нормативных значений в дневное время суток на расстоянии 60 м от оси ближней полосы дороги, при преобладании легкового автотран-спорта (85 - 90%) в транспортном потоке.

5. На шумовой фон в нагорной части поселка движение транспорта по Приморскому шоссе практически не оказывает влияния. Поэтому при расчете шумовых характеристик в зоне жилой застройки вдоль улиц Муромцева, Пушкинской, Владимирского пр. влиянием собственно Приморского шоссе можно пренебречь. Это позволяет при прогнозировании шума использовать более простые расчетные модели.

Рис.10. Карта фоновых эквивалентных уровней шума.

Оценка уровней шумового воздействия транспортных потоков

Оценка уровней шумового воздействия транспортных потоков, движущихся по рассматриваемым магистралям и транспортной развязке, выполнена в соответствии с «Рекомендациями по учету требований по охране окружающей среды при проектировании автомобильных дорог и мостовых переходов» [1].

Эквивалентный уровень шума в придорожной полосе определяется по формуле:

L_экв = L_трп + L_v + L_i + L_d + L_k + L_диз - L_LK_p, (4)

где L_трп - уровень шума на расстоянии 7,5 м от оси ближней полосы движения, дБА.

L_v --- поправка на скорость движения

L_трп + L_v определяется по таблице 4.6.1[1] в зависимости от интенсивности и

скорости движения.

L_i - поправка на продольный уклон, принимается по таблице 4.6.2[1]

L_d - поправка на вид покрытия, принимается по таблице 4.6.3[1]

L_k - поправка на состав движения, принимается по таблице 4.6.4[1]

L_диз - поправка на количество дизельных автомобилей, принимается по таблице 4.6.5 [1]

L_L - величина снижения уровня шума в зависимости от рассто-яния L в метрах от крайней полосы движения, определяется по таблице 4.6.6[1]

К_р - коэффициент, учитывающий тип поверхности между дорогой и точкой измерения, принимается по таблице 4.6.7[1].

Этот метод используется для расчета уровня эквивалентного шума одиночной линейной магистрали. Но развязка в Горской представляет собой более сложный объект. Например, КАД, на подходе к путепроводу через железную дорогу, идет параллельно Левашовскому шоссе. Возникает необходимость в определении уровней шума для двух параллельных источников шума.

Для учета шума от двух параллельных дорог необходимо складывать интенсивности шума, а не их эквивалентные уровни. В результате такого сложения и обратного перехода к эквивалентным уровням, приходим к формуле

, (5)

где L - суммарный эквивалентный уровень шума, L₁ и L₂ - эквивалентный уровень шума от первого и второго источника соответственно.

Расчет шумового загрязнения в пос. Горская выполнен в соответствии с представленными выше положениями. Все необходимые данные (интенсивность, скорость, расстояние, расчетные отметки, коэффициенты и поправки) были занесены в электронную таблицу на базе Microsoft Exсel, которая полностью реализует описанный алгоритм. Данные по результатам расчета сведены в таблицу 9.

Таблица 9

Прогноз эквивалентных уровней шума в пос. Горская вблизи КАД

Расположение расчетных точек на карте местности можно увидеть на рисунке 11.

Рисунок 11. Расположение расчетных точек на местности.

Как видно из таблицы 9 уровни эквивалентного шума лежат в пределах от 58,32 дБА до 71,77 дБА. Согласно санитарным нормам СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки»[7] типу застройки в Горской соответствует позиция 9 таблицы 3: «Территории, непосредственно прилегающие к жилым домам, зданиям поликлиник, зданиям амбулаторий, диспансеров, домов отдыха, пансионатов, домов-интернатов для престарелых и инвалидов, детских дошкольных учреждений, школ и других учебных заведений, библиотек». Для данных территорий допустимый уровень эквивалентного шума равен 55 дБА ([7] табл. 3). Учитывая примечание 2 санитарных норм: «Эквивалентные и максимальные уровни звука в дБА для шума, создаваемого на территории средствами автомобильного, железнодорожного транспорта, в 2 м от ограждающих конструкций первого эшелона шумозащитных типов жилых зданий, зданий гостиниц, общежитий, обращенных в сторону магистральных улиц общегородского и районного значения, железных дорог, допускается принимать на 10 дБА выше (поправка = + 10 дБА), указанных в позициях 9 и 10 табл.3», допустимый уровень эквивалентного шума принимается равным 65 дБА.

Как видно из таблицы 9 расчетные данные превышают допустимый уровень эквивалентного шума. Следовательно, необходимо применять мероприятия и сооружения защиты от шума. Известны следующие мероприятия:

-         устройство древесно-кустарниковой полосы;

-         применение шумозащитных экранов, насыпей;

-    прокладка трассы дороги в выемке;

-          перенос трассы дороги.

Не представляются возможными два последних варианта защиты от шума из-за особенностей местности и привязки КАД к комплексу защитных сооружений от наводнений. Устройство древесно-кустарниковой полосы в районе пр. Муромцева не даст ощутимых результатов из-за ограниченных площадей, пригодных к данному виду шумозащитных мероприятий. Следовательно, необходимо применение шумозащитного экрана, как самого эффективного способа защиты от шума в данной ситуации. Расчет шумозащитного экрана представлен в разделе, посвященном природоохранным мероприятиям, где показано, что использование экрана в совокупности с тройным остеклением позволяет обеспечить выполнение необходимых нормативов.

3. Природоохранные мероприятия

Результаты оценки воздействия на окружающую среду, полученные в разделе 2, свидетельствуют, что влияние транспортной развязки распространяется на весьма широкую зону, захватывая значительную часть территории поселка. Это предопределяет необходимость проведения широкого комплекса природоохранных мероприятий, что и предусмотрено проектом. Учитывая привлекательное месторасположение пос. Горская, а с другой стороны - неизбежную привязку трассы к комплексу защитных сооружений от наводнений, в проекте приняты решения, обеспечивающие минимальный снос жилых строений при одновременном обеспечении нормативных уровней по воздействию на окружающую природу и человека.