- •Глава 1. Воздействия транспортных сооружений (автодороги) на окружающую среду
- •1.1. Виды и источники воздействия транспортных сооружений на окружающую среду
- •1.2. Экологические требования к транспортным сооружениям и показатели, их отражающие
- •1.3. Методология и состав процедуры оценки воздействия на окружающую среду
- •1.3.1. Принципы проведения оценки воздействия на окружающую среду
- •1.3.2. Экологическое сопровождение при проектировании транспортных сооружений
- •1.3.3. Последовательность процедуры оценки воздействия на окружающую среду
- •1.3.4. Результаты процедуры оценки воздействия на окружающую среду
- •1.4. Интегральная оценка воздействия транспортных сооружений на окружающую среду
- •1.5. Воздействие транспортного сооружения на природный ландшафт
- •1.5.1. Эстетическая оценка природного ландшафта
- •1.5.2. Ландшафтные нарушения в результате негативного воздействия транспортных сооружений
- •1.5.3. Методы снижения негативного визуального воздействия транспортных сооружений
- •1.6. Воздействие транспортного сооружения на качество и воспроизводство природных ресурсов
- •1.6.1. Отчуждение площадей территорий. Меры по снижению площади отчуждения.
- •1.6.2. Потребление природных материалов
- •1.6.3. Изменение регенеративных свойств окружающей среды
- •1.7. Состояние почв и растительности вблизи транспортных сооружений
- •1.7.1. Качество придорожных земель (почв) и методы их улучшения
- •1.7.2. Загрязнение растительности
- •1.8. Воздействие транспортных сооружений на водные объекты
- •1.8.1. Оценка загрязненности и предельно-допустимого сброса загрязнений.
- •6.1.5. Оценка массы фактического сброса загрязнений с покрытий
- •6.1.6. Особенности загрязнения поверхностного стока с мостов.
- •6.2. Методы отвода и очистки поверхностного стока
- •6.2.1. Выбор схем отвода поверхностного стока
- •6.2.2. Методы очистки поверхностного стока
- •6.2.3. Биоинженерные методы и сооружения для отвода и очистки поверхностного стока
- •6.4. Изменение режимов водотоков
- •6.4.1. Изменение режима поверхностного стока в водопропускных сооружениях
- •6.4.2. Воздействие мостовых переходов на водотоки
- •6.5. Предотвращение загрязнения поверхностного стока при перевозках опасных грузов
- •1.9. Воздействие транспортного сооружения на социальную среду, памятники истории, культуры и археологии
- •9.2. Воздействие транспортного сооружения на здоровье населения и животный мир
- •9.2.1. Общие сведения
- •9.2.4. Воздействие транспортного сооружения на животный мир
1.8. Воздействие транспортных сооружений на водные объекты
Воздействие транспортных сооружений на водные объекты приводит к изменению гидрохимического, термического, ледового, уровневого и водного режимов; мутности речных вод; гигиенических и рыбохозяйственных условий участков рек, пересекаемых дорогой; гидравлических и морфологических характеристик русла и поймы рек, ручьев.
При отсутствии водоохранных мероприятий на гидрохимический режим и режим мутности речных вод ощутимо влияет сброс ливневых сточных вод. На поверхности автомобильных дорог и мостов оседают пыль, продукты изнашивания дорожных покрытий, тормозных колодок, выбросы автомобильных двигателей, противогололедные реагенты и материалы и т.д., что приводит при смыве дождевыми и талыми водами к насыщению вод поверхностного стока загрязняющими веществами.
К загрязняющим веществам, попадающим в водные объекты, относятся взвешенные вещества, нефтепродукты (бензин, дизельное топливо, масла), соли, химические вещества и т.п. Загрязнение водотоков и водоемов поверхностными сточными водами с дороги или моста оценивают по результатам измерений или зависимостям, полученным в результате математической обработки статистических данных.
1.8.1. Оценка загрязненности и предельно-допустимого сброса загрязнений.
Оценка загрязненности поверхностного стока.
Оценку загрязненности сточных вод с поверхности транспортных сооружений проводят по следующим ингредиентам загрязнения: взвешенным веществам, нефтепродуктам, биохимическому потреблению кислорода в течение 5 дней (БПК5), хлоридам. Перечень загрязняющих веществ можно дополнять для каждого объекта на основании проведения анализов поверхностного стока специализированными лабораториями или по характеристикам поверхностного стока для объектов-аналогов. Концентрация ингредиентов загрязнения в уличном поверхностном стоке зависит от интенсивности выпадения осадков, продолжительности периода сухой погоды и предшествующего дождя, частоты уборки улиц, интенсивности движения, степени благоустройства территории и других факторов (табл. 6.1).
Таблица 6.1. - Концентрация ингредиентов загрязнения, мг/л, в дождевом и талом стоках (по М. В. Немчинову)
Место определения |
Дождевой сток |
Талый сток | ||
Взвешенные вещества |
Нефте-продукты |
Взвешенные вещества |
Нефте-продукты | |
Центр города со сложившейся застройкой, высокой степенью благоустройства, умеренной интенсивностью движения |
400... 600 |
7... 12 |
1 300... 1 600 |
10... 12 |
Новый благоустроенный район жилой застройки со средней интенсивностью движения |
700... 1 000 |
10... 15 |
1 500... 1 700 |
12... 15 |
Преобладание промышленных, складских территорий с интенсивным движением транспорта |
800... 1 200 |
12...20 |
2 000... 2 500 |
12...20 |
Современные автомагистрали |
800... 1 000 |
15...20 |
2 500... 3 000 |
20...30 |
Химический анализ снежной массы, взятой с обочин дорог (по данным МАДИ (ГТУ) и МГУ), выявил, что концентрации ингредиентов загрязнения значительно превышают санитарно-гигиенические нормы для нефтепродуктов в 486 - 1 125 раз, железа - 88, меди - 260 - 290, цинка - 180 - 265, кадмия – 6 - 10, никеля и свинца - 2 - 5 раз.
Концентрация ингредиентов загрязнения меньше изменяется во времени в талом стоке, чем в дождевом, и ее можно с некоторым приближением принимать постоянной в течение периода снеготаяния.
Концентрация ингредиентов загрязнения в дождевом стоке зависит от интенсивности и продолжительности выпадения дождя. Дожди интенсивностью 7... 12 л/с на 1 га в течение 20 мин практически полностью смывают все загрязняющие вещества с поверхности водосбора. В начале дождя по мере увеличения объема поверхностного стока концентрация взвешенных веществ, фосфора, азота и др., повышается, достигая максимума перед пиком дождя, затем снижается. Через 30... 60 мин после начала дождя концентрация загрязняющих веществ стабилизируется и остается постоянной до его окончания. Интенсивность осадков меняется в процессе выпадения и может достигать своих максимальных значений в начале, середине или в конце дождя, в ряде случаев отмечается наличие двух разновременных максимумов. Кривая выноса загрязняющих веществ схожа с гидрографом стока, особенно для небольших водосборов.
В дождевом и талом стоках присутствуют биогенные элементы - соединения азота (5...6 мг/л) и фосфора (1 мг/л) - и бактериальные загрязнения. Концентрация органических веществ, выраженных БПК20, в дождевом стоке составляет 40...90 мг/л, а в талом - 70... 150 мг/л. Максимальные значения БПК наблюдаются летом, осенью они обычно снижаются почти в 2 раза. Дождевой сток содержит минеральные растворенные компоненты - до 20...900 мг/л. Из катионов в поверхностном стоке присутствуют кальций, магний, кремний, натрий и калий, из анионов - сульфаты и хлориды; щелочность воды составляет 2...9 мг-экв./л, общая жесткость 2,5... 13,0 мг-экв./л (по данным МАДИ (ГТУ)). Талый сток обычно содержит в 1,5-2 раза больше взвешенных веществ, чем дождевой. Взвешенные вещества представлены мелкодисперсными частицами нерастворимых примесей, в основном частицами пыли. Массовая доля взвешенных веществ с размером частиц не более 0,05 мм составляет 80 %, из них около 15 % - частицы размером до 0,005 мм, 20...30% - частицы органического происхождения. В течение года наибольшее содержание взвешенных веществ отмечается в осенний период, наименьшее - в летние месяцы. Влияние различных источников на уровень загрязнения поверхностного стока взвешенными веществами приведено в табл. 6.2.
Таблица 6.2 - Источники образования и концентрация взвешенных веществ в поверхностном стоке
Источник образования взвешенных веществ |
Концентрация взвешенных веществ, мг/л |
Атмосферные осадки |
10...20 |
Изнашивание и разрушение асфальтовых покрытий |
15...30 |
Смывы с крыш домов в виде аэрозолей |
140... 150 |
Эрозия с открытых грунтовых поверхностей, газонов, строительных площадок |
4 000... 6 000 |
Среднее содержание нефтепродуктов в поверхностном стоке зависит от интенсивности движения и особенностей использования территории. Величину загрязнения, т/(кмгод), стоков с проезжей части нефтепродуктами (в их состав входит до 0,5 % ароматических углеводородов) (по Н.П.Орнатскому) определяют по формуле
(6.1)
где N – среднегодовая интенсивность движения, приведенных авт./сут; k0 – коэффициент, зависящий от условия движения, при свободном движении k0 = 1, при уклоне более 40 % k0 = 2, при числе пересечений дорог более одного на 1 км k0= 1,5; Р - число полос движения (больше двух); р - удельное количество загрязнений, при интенсивности движения 10 000 авт./сут р = 0,25 т/км.
Для приближенных расчетов для дорог с высокой интенсивностью движения состав загрязнений рекомендуется принимать по табл. 6.3.
Таблица 6.3 - Концентрация ингредиентов загрязнения в поверхностном стоке с дорог, мг/л
Ингредиент загрязнения |
Дождевой сток |
Талый сток |
Взвешенные вещества |
1300 |
2 700 |
Нефтепродукты |
24 |
26 |
Свинец |
0,28 |
0,30 |
Для вновь строящихся объектов загрязненность поверхностного стока оценивают по объектам-аналогам или группам объектов, сходных по интенсивности и составу движения, климатическим условиям, внедорожным факторам загрязнения (близость расположения и характер выбросов промышленных предприятий, применение удобрений и ядохимикатов в сельском хозяйстве и т.п.).
Для реконструируемых объектов загрязненность поверхностного стока оценивают по результатам регулярных отборов проб стока с различных поверхностей (покрытия проезжей части, обочин, тротуаров, откосов насыпи, прилегающей к дороге территории), входящих в общую площадь водосбора, и различных по происхождению стоков: талому, дождевому, поливомоечному. Для оценки загрязненности талого стока допускается учитывать результаты анализов проб снега, взятых в конце зимы по всей толщине снежного покрова
В качестве расчетных принимают средние по результатам регулярных анализов значения концентраций загрязняющих веществ по каждому i - му ингредиенту загрязнения в дождевых, талых и поливомоечных стоках для каждого характерного участка водосбора (соответственно С р.д i, С р.т i, С р.п i). Если нет возможности отобрать пробы воды поверхностного стока с различных поверхностей, входящих в общую площадь водосбора, то допустимо отбирать пробы только с покрытия проезжей части дороги или моста. В этом случае для различного рода поверхностей (покрытия проезжей части, обочин, тротуаров, откосов насыпи, прилегающей к дороге территории), входящих в общую площадь водосбора, расчетные значения концентраций загрязняющих веществ по каждому i - му ингредиенту загрязнения могут быть назначены в зависимости от расстояния различных участков водосбора от дороги.
Расчетные значения концентраций, мг/л, загрязняющих веществ по i - му ингредиенту загрязнения определяют по формуле
(6.2)
где Сповi - концентрация загрязняющего вещества по i - му ингредиенту загрязнения в дождевых, талых, поливомоечных стоках для каждого характерного участка водосбора, мг/л; Котнi - коэффициент относительной загрязненности дождевых, талых и поливомоечных стоков i - м ингредиентом загрязнения для каждого характерного участка водосбора.
Если загрязненность поверхностного стока оценивается по объектам-аналогам, имеющим организованную систему водоотвода и очистки поверхностных стоков, то по результатам обследования работы очистных сооружений можно определить расчетную концентрацию Ср, мг/л, загрязняющего вещества (взвешенных веществ или нефтепродуктов) в сточных водах по всему объему поверхностного стока и по всей площади водосбора:
(6.3)
где Свых - концентрация взвешенных веществ (нефтепродуктов) на выходе из очистного сооружения, мг/л; Vос(нп) - объем осадка (нефтепродуктов), извлеченного из очистного сооружения за рассматриваемый период времени, м3; р - плотность осадка (нефтепродуктов), кг/м3; V - годовой объем поверхностного стока с площади водосбора, поступающего в очистное сооружение, м3/год; n - период времени между чистками очистного сооружения, годы.
Оценка загрязненности донных отложений.
Если дорога пересекает многочисленные водотоки, то качество вод и загрязненность донных отложений в руслах определяются воздействием транспортных источников. Для разработки природоохранных мероприятий и проектных решений, в том числе с целью отведения и очистки дождевого и талого поверхностных стоков, необходимы данные по загрязнению этих сред. Обычно степень загрязнения донных отложений оценивают по концентрации в них свинца, меди, цинка и нефтепродуктов. Опробование грунтов выполняют в трех точках: вблизи уреза воды у обоих берегов и по центру реки до глубины воды 1 м.
Измеренные значения концентрации загрязняющих веществ, например тяжелых металлов, должны быть пересчитаны на уровень стандартных (типичных, естественных) концентраций, мг/л, донных отложений по формуле
(6.4)
где Ст.м.и - измеренная концентрация тяжелого металла, мг/л; а, b и с - константы, зависящие от определяемых загрязняющих веществ; wг.ч. - массовая доля глиняных частиц, %; w0 - массовая доля органических соединений, %.
Пересчет измеренной концентрации углеводородов, мг/кг, производят по формуле
(6.5)
Установлены четыре класса загрязнения донных отложений с соответствующими уровнями концентрации загрязняющих веществ (табл. 6.4).
Таблица 6.4 - Классы загрязнения и значения концентраций ингредиентов загрязнения в донных отложениях, мг/кг сухого вещества
Ингредиент загрязнения |
Класс загрязнения | |||
I (слабая загрязнен-ность) |
II (умеренная загрязнен-ность) |
III (сильная загрязнен-ность) |
IV (опасная загрязнен-ность) | |
Свинец |
85 |
530 |
530 |
530 |
Медь |
35 |
35 |
90 |
190 |
Цинк |
140 |
480 |
720 |
720 |
Нефтепродукты |
180 |
1000 |
3 000 |
5 000 |
В соответствии с нормативными требованиями класс загрязнения донных отложений определяют по ингредиенту загрязнения, концентрация которого соответствует самому высокому классу загрязнения.
Необходимость очистки сточных вод с поверхности дорог и мостов (и с подходов к ним) определяют на основании расчетов предельно допустимых сбросов загрязняющих веществ, поступающих в водные объекты (водотоки или водоемы) со сточными водами.
Оценка предельно допустимого сброса загрязнений в водный объект (по методу РосдорНИИ).
За предельно допустимый сброс (ПДС) загрязнений в водный объект принимают массу загрязняющего вещества в сточных водах, максимально допустимую к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения требуемого качества воды в контрольном створе. Для проверки качества воды хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения контрольный створ определяют на расстоянии не менее 1 000 м от ближайшего ниже по течению пункта водопользования, рыбохозяйственного назначения - устанавливают не более 500 м ниже по течению от места сброса сточных вод. Для населенных пунктов и загородных территорий ПДС рассчитывают с учетом следующего:
при сбросе сточных вод в черте населенного пункта требования к составу и свойствам воды водного объекта коммунально-бытового водопользования должны относиться к самим сбрасываемым сточным водам;
сбросе сточных вод вне черты населенного пункта расчет производят с учетом степени смешения сточных вод с водой водного объекта на расстоянии от места сброса сточных вод до ближайшего контрольного створа водопользования и с водой фонового состава водного объекта в местах сброса сточных вод.
Исходные данные. При расчете ПДС с учетом разбавления сточных вод с поверхности транспортного сооружения водой водного объекта используют следующие гидрологические характеристики:
для зарегулированных (с помощью плотин, шлюзов и т.п.) водотоков - установленный, гарантированный расход воды ниже плотины при обязательном исключении возможности обратных течений в нижнем бьефе;
незарегулированных водотоков - наименьший (минимальный) среднемесячных расход воды 95%-й обеспеченности;
водоемов (водохранилищ и озер) - кратчайшее расстояние и минимальная скорость течения от места сброса до контрольного створа, наименее благоприятный режим, определяемый сопоставлением расчетов ветрового воздействия, условий заполнения водохранилищ при открытом и подледном режимах, среднемесячный уровень воды 95%-й обеспеченности.
Для характеристики сточных вод исходными данными являются предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ для определенной категории водопользования водоема по каждому ингредиенту загрязнения СПДК, мг/л, определяемые в соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водных объектов рыбо-хозяйственного назначения (табл. 6.5); Сф - фоновая концентрация загрязняющего вещества в воде водоема по каждому ингредиенту загрязнения, мг/л (принимается по данным органов Росгидромета, Росздравнадзора – Роспотребнадзора??); qчас — среднечасовой за фактический период сброса расход сточных вод, м3/с, определяемый по формуле
(6.6)
где qсут - суточный расход сточных вод, м3/сут, определяемый по формуле
(6.7)
где WД- годовое количество дождевых сточных вод, м3/год; tД1 - среднегодовое число дождливых дней [17]; tД2 - среднесуточная продолжительность дождя, ч (данные регионального центра Росгидромета).
Таблица 6.5 - Требования к составу и свойствам воды водных объектов рыбо-хозяйственного назначения
Показатели и свойства воды водных объектов |
Требования |
Наличие взвешенных веществ |
При сбросе сточных вод конкретным водопользователем, производстве работ на водном объекте и в прибрежной зоне концентрация взвешенных веществ в контрольном створе не должна увеличиваться по сравнению с естественными условиями более чем на 0,25 мг/л для водных объектов высшей и первой категорий водопользования и на 0,75 мг/л для водных объектов второй категории водопользования. Для водоемов, содержащих в межень более 30 мг/л природных взвешенных веществ, допускается увеличение их концентрации в воде в пределах 5 %. Сточные воды, содержащие взвешенные вещества, имеющие скорость осаждения более 0,4 мм/с, запрещается сбрасывать в водотоки, а имеющие скорость осаждения более 0,2 мм/с - в водоемы |
Наличие плавающих примесей (веществ) |
На поверхности воды не должны обнаруживаться пленки нефтепродуктов, масел, жиров и скопления других примесей |
Окраска, запахи и привкусы |
При сбросе сточных вод вода не должна приобретать посторонних запахов, привкусов и окраски и сообщать их мясу рыб |
Температура |
Температура воды не должна повышаться по сравнению с естественной температурой водного объекта более чем на 5 °С, с учетом ограничений, налагаемых в каждом конкретном случае органами рыбного и экологического надзора |
Водородный показатель рН |
Не должен выходить за пределы 6,5... 8,5 |
Минерализация воды |
Нормируется согласно таксации (качественной оценке) рыбо-хозяйственных водных объектов |
Наличие растворенного кислорода |
В зимний (подледный) период концентрация растворенного кислорода должна быть не менее 6 мг/л для водных объектов высшей и первой категорий и не менее 4 мг/л для водных объектов второй категории. В летний (открытый) период во всех водных объектах концентрация растворенного кислорода должна быть не менее 6 мг/л |
Биохимическое потребление кислорода БПКполн |
При температуре 20 °С значение БПКполн не должно превышать 3 мг/л для водных объектов высшей и первой категорий и 3 мг/л для водных объектов второй категории. Если в зимний период содержание растворенного кислорода в водных объектах высшей и первой категорий снижается до 6 мг/л, а в водных объектах второй категории - до 4 мг/л, то можно допустить сброс в них только тех сточных вод, которые не изменяют БПК воды |
Химические вещества |
Не должны содержаться в воде водотоков и водоемов в концентрациях, превышающих нормы |
Токсичность |
Сточная вода на выпуске в водный объект не должна оказывать острого токсического воздействия на тест - объекты. Вода водного объекта в контрольном створе не должна оказывать хронического токсического воздействия на тест - объекты |
Для характеристики водотока исходными данными являются Qр - расчетный расход водотока, м3/с; Нср - средняя глубина водотока в месте сброса сточных вод, м; vср - средняя скорость течения водотока на участке смешения, м/с; Nш - коэффициент шероховатости русла водотока (по М. Ф. Срибному); L - расстояние до расчетного створа по течению водотока, м; f - коэффициент извилистости водотока, являющийся отношением полной длины фарватера, измеренной от места сброса сточных вод до расчетного (контрольного) створа, к расстоянию между этими пунктами по прямой.
Для характеристики водоема исходными данными являются vв - скорость ветра над водой в месте сброса, м/с; Нср - средняя глубина водоема в месте сброса, м:
Протяженность участка между точками сброса и замера, м…………………………… |
100 |
150 |
200 |
250 |
Глубина водоема в месте выпуска, м……… |
3...4 |
5...6 |
7...8 |
9...10 |
Алгоритм оценки предельно допустимого сброса сточных вод.
Этап 1. При сбросе сточных вод, содержащих несколько ингредиентов загрязнения, последние подразделяют на группы по лимитирующим показателям вредности (ЛПВ) и классам опасности (табл. 6.6).
Лимитирующий показатель вредности загрязняющего вещества устанавливают одновременно с ПДК по наиболее чувствительному звену биоты.
Выделяют пять классов опасности вещества в зависимости от его токсичности, материальной кумуляции, стабильности в водной среде: 1 класс - чрезвычайно опасные; 2 класс - высокоопасные; 3 класс - опасные; 4 класс - умеренно опасные; 4-э класс - экологический (вещества, действие которых проявляется в изменении экологических условий в водоеме (эвтрофикация, минерализация и др.)).
Таблица 6.6 Загрязнение воды водоемов рыбо-хозяйственного назначения
Ингредиент загрязнения |
ПДК, мг/л |
ЛПВ |
Класс опасности |
Аммоний-ион NН4+ |
0,5(2,91) |
Токc. |
4 |
Медь |
0,001 (0,0051) |
Токc. |
3 |
Нефтепродукты |
0,051 |
Токc. |
3 |
Нефтепродукты в растворенном и эмульгированном состоянии |
0,05 |
Рыб.-хоз. |
3 |
Нитрат-анион N03- |
40 |
Сан.-токc. |
- |
Сульфат-анион S042- |
100 |
Сан.-токc. |
- |
3 5001 |
Токc. |
- | |
Сульфит-анион S032- |
1,9 |
Токc. |
4 |
Хлорид-анион Сl- |
300 |
Сан.-токc. |
4-э |
11 9001 |
Токc. |
4-э |
Примечание. Рыб.-хоз. – рыбо-хозяйственный (изменение товарных качеств промысловых водных организмов: появление неприятных и посторонних привкусов и запахов); Сан. - санитарный (нарушение экологических условий: изменение гидрохимических показателей водоемов; нарушение самоочищения воды; изменение БПК5; изменение численности сапрофитной микрофлоры); Сан.-токс. - санитарно-токсикологический (действие вещества на водные организмы и санитарные показатели водоема); Токс. - токсикологический (прямое токсическое воздействие веществ на водные организмы).
1ПДК для морских водоемов.
Для всех нормированных веществ при рыбо-хозяйственном водопользовании и для веществ, относящихся к 1-му и 2-му классам опасности, при хозяйственно-питьевом, культурно-бытовом водопользовании и поступлении в водный объект нескольких веществ с одинаковыми ЛПВ в контрольном створе должно выдерживаться отношение
(6.8)
где Сфi, СПДКi – фоновая и предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в водоеме.
Если неравенство (6.8) выполняется, то предельно допустимую концентрацию загрязняющего вещества в сточных водах Спр.доп, мг/л, с учетом разбавления рассчитывают по формуле
(6.9)
Неравенство (6.8) свидетельствует о фоновом загрязнении воды водоема. В этом случае справедливо неравенство
(6.10)
Окончательные значения Спр.доп назначают после проверки соотношения (6.8) с использованием новых значений концентраций вредных веществ одной группы по ЛПВ после сброса ливневых сточных вод. Новые значения концентраций загрязнений в воде, мг/л, определяют по формуле
(6.11)
где rсм – коэффициент смешения.
Этап 2. кратность общего разбавления Nо.р. после сброса сточных вод с поверхности дороги или моста в водоток определяют по формуле
(6.12)
где коэффициент смешения
(6.13)
(6.14)
где
(6.15)