EKOLOGIYa

7.2 Охрана окружающей среды

7.2.1 Общая характеристика влияния работы участков Батайск-Новочеркасск и Лихая-Зверево на окружающую среду

Участки Батайск-Новочеркасск и Лихая-Зверево - двухпутные, с автоблокировкой, электрифицированы (переменный ток). Являются одними из самых загруженных на Северо-Кавказской железной дороге, с большим поездопотоком. Именно из-за этого на участках Батайск-Новочеркасск и Лихая-Зверево не выполняется участковая скорость, происходят задержки поездов.

На рассматриваемых участках расположено большое количество промежуточных станций с небольшой длиной перегонов, а также грузовые и сортировочные.

Деятельность участков Батайск-Новочеркасск и Лихая-Зверево оказывает отрицательное влияние на окружающую природную среду. Это прежде всего акустический дискомфорт от движущегося потока поездов и выбросы вредных веществ в атмосферу.

Участки Батайск-Новочеркасск и Лихая-Зверево имеют ряд факторов, воздействующих на окружающую среду:

- механические (твердые отходы, механическое воздействие на почвы строительных, дорожных, путевых и других машин);

- физические (тепловые излучения, электрические поля, шум, инфразвук, ультразвук, радиация и др.);

- химические (кислоты, щелочи, соли металлов, альдегиды, ароматические углеводы, краски и растворители, органические кислоты и соединения, антисептики для шпал и т.д.), которые подразделяются на чрезвычайно опасные, высоко опасные, опасные и малоопасные;

- биологические (макро- и микроорганизмы, бактерии, вирусы, простейшие и их производные).

Согласно ГОСТ 17.2.1.01-76 устанавливается классификация выбросов вредных веществ из источников загрязнения атмосферы по составу. Выбросы в атмосферу из источников загрязнения характеризуются по четырем признакам: по агрегатному состоянию (газообразные, жидкие, твердые); по химическому составу (сернистый ангидрид, окись углерода, окислы азота, фтор и его соединения, сероуглерод, сероводород , хлор, синильная кислота и цианиды, ртуть и ее соединения и др.); по размеру частиц; по массе вещества.

При отоплении объектов железнодорожного транспорта котельной, при сжигании топлива в окружающую среду поступают горючие газы через специальные дымовые трубы. В состав уходящих газов (кроме СО₂ и Н₂О) входят загрязняющие атмосферу вещества :

- окислы диоксида серы (SО₂) – 0,560472 т / год;

- окислы азота NO_x: оксид азота (NO) – 0,068731 т / год, диоксид азота (NO₂) – 0,422915 т / год;

- оксид углерода (СО) – 0,685166 т / год;

- бензапирен – 0,000001 т / год;

- зола углей – 1,034 т / год;

- углерод(сажа) – 0,117130 т / год.

При окраске подвижного соcтава в воздушную среду выделяется сложный комплекс вредностей:

- уайт-спирит – 0,112500 т / год;

- ксилол – 0,112500 т / год;

- красочный аэрозоль – 0, 1552 т / год.

В локомотивном и вагонном депо станций при ремонте подвижного состава выполняются сварочные работы, наплавки балок и боковин. При этом в воздух попадают такие вещества, как:

- марганец и его соединения -0,003100 т / год;

- окислы хрома – 0,068731 т / год;

- фтороводород – 0,000328 т / год;

- диоксид азота – 0,422915 т / год;

- оксид углерода – 0,685166 т / год;

- оксид железа – 0,265358 т / год;

- пыль неорганическая (содержание SiO₂ от 20-70%) – 0,133974 т / год.

Источником выбросов вредных веществ с отработанными газами являются автомобили на разгрузке вагонов, строительные машины при переустройстве станции, путевая техника, но основным источником загрязнения являются дизельные тепловозные двигатели. Загрязняют водную среду сточные воды после внешней и внутренней обмывки подвижного состава. Основными загрязняющими веществами в них являются:

- взвешенные вещества – 0,003690 т / год;

- нефтепродукты: бензин нефтяной – 0,000159 т / год, керосин – 0,002801 т / год.

Чтобы земляное полотно не деформировалось, используют водопропускные трубы, с помощью которых отводят стоки от земляного полотна.

При совершенствовании работы участков разбираются пути, стрелочные переводы - таким образом, образуются твердые отходы в виде деревянных шпал, пропитанных антисептическими средствами, которые имеют III класс опасности. Старогодние шпалы временно хранятся на специально выделенных площадках, накапливаются, а затем их вывозят или реализуют населению как строительный материал.

Природоохранительное законодательство Российской Федерации в качестве основного закона имеет Конституцию РФ, в которой говорится о праве граждан на благоприятную окружающую среду и достоверную информацию о ее состоянии. В ст. 41 говорится о том, что в России поощряется деятельность, способствующая экологическому благополучию населения. Статья 42 устанавливает право гражданина на возмещение ущерба, причиненного его здоровью или имуществу экологическим правонарушением. Обязанностью граждан, согласно ст. 58 Конституции РФ, является сохранение природы и бережное отношение к природным богатствам.

На основе конституции РФ развивается федеральное природоохранительное законодательство. В уголовном кодексе РФ предусмотрена ответственность за экологические правонарушения. Основополагающими законами в области охраны атмосферного воздуха и почв являются законы РФ “Об охране окружающей среды”, “Об охране атмосферного воздуха”, “О недрах”, “О плате за землю”, “О животном мире”, Земельный кодекс, Водный кодекс. В основу законодательных актов и нормативных документов положено право граждан на охрану здоровья от неблагоприятного воздействия окружающей среды, закрепленное в Конституции РФ. Эти права обеспечиваются мерами по предотвращению экологически вредной деятельности, государственным страхованием граждан, соблюдением нормативно-технических и санитарно-гигиенических норм и прав, государственным контролем за состоянием окружающей среды. Правовой основой для проведения природоохранных мероприятий является закон РФ «Об охране окружающей среды», вступивший в действие с 12 января 2002 года, в котором указаны следующие права граждан: принимать участие в экологической экспертизе; создавать экологические организации; проводить референдумы, обращаться в административные и судебные органы с заявлениями о прекращении деятельности экологически вредных производств или с исками о возмещении вреда. Закон обязывает устранять негативное воздействие шума на окружающую среду (ст. 55), которое не должно оказывать отрицательного влияния на здоровье человека.

В стандарте ГОСТ Р ИСО 14004-98 "Системы управления окружающей средой. Общие руководящие указания по принципам, системам и средствам обеспечения функционирования" рассматриваются элементы системы управления окружающей средой и даются практические рекомендации по ее реализации или усовершенствованию. В нем также содержатся рекомендации по эффективному инициированию, улучшению или поддерживанию системы управления окружающей средой. Такая система весьма важна с точки зрения способности организации прогнозировать и выполнять свои целевые экологические показатели, а также обеспечивать постоянное соответствие национальным и/или международным требованиям.

Закон РФ «Об охране окружающей среды» от 12.01.2002 г. обязывает при выполнении проектов делать экологическое обоснование. В данном проекте выполняется часть экологического обоснования увеличения участковой и технической скоростей движения на участках Батайск-Новочеркасск и Лихая-Зверево: рассчитываются шумовая характеристика движущегося поезда и шум от потока поездов, определяется акустический дискомфорт.

Шумом принято называть звуки, нарушающие тишину или мешающие восприятию нужных звуков, а также звуки, оказывающие вредное воздействие на организм человека.

К шумам относят звуки любого рода, воспринимаемые человеком, как неприятные, мешающие и даже вызывающие болезненные ощущения.

Сегодня шум – один из важнейших факторов вредного влияния на окружающую среду и человека и опасен не менее, чем загрязнение атмосферы и гидросферы.

Основными источниками шума являются все виды транспорта и прежде всего авто- и железнодорожный, промышленные предприятия, строительные и ремонтные работы, бытовое оборудование. Они оказывают существенное влияние на окружающую среду, а также на состояние человеческого организма.

Шумовое загрязнение – раздражающий шум антропогенного происхождения, нарушающий жизнедеятельность живых организмов и человека.

Шум в определенных условиях может оказывать значительное влияние на здоровье и поведение человека, вызывать раздражение и агрессию, артериальную гипертензию, потерю слуха.

Шумовое загрязнение быстро вызывает нарушение естественного баланса в экосистемах, может приводить к нарушению ориентирования в пространстве, общения и т.д.

В настоящее время разработано много методик, позволяющих уменьшить или устранить некоторые шумы. Шумовое загрязнение от какого-либо объекта можно до некоторой степени уменьшить, если на этапе разработки проекта смоделировать с учетом различных внешних условий характер шумов, которые будут возникать, и затем отыскать пути их устранения или хотя бы уменьшения. В настоящее время этот способ стал гораздо проще и доступнее за счет развития электронновычислительной техники. Это наиболее дешевый и рациональный способ снижения шумов, используется при строительстве железных дорог в городских районах.

Шум на производстве, в быту действует непосредственно на орган слуха человека и может его повредить, т.е. ослабить и даже лишить человека слуха, оказывает влияние на центральную нервную систему человека, вызывая головные боли, бессонницу, повышенное сердцебиение, повышение артериального давления и даже психические нарушения.

Шумовое загрязнение среды вызывает повышенную утомляемость, снижение умственной активности и производительности труда, развитие сердечно-сосудистых и нервных заболеваний, ухудшению зрения. По мнению ученых, шум сокращает продолжительность жизни на 8-12 лет. Установлено, что уровень шума в 90-100 дБА при длительном воздействии не только вызывает постепенное ослабление слуха, но и способствует заболеваниям щитовидной железы, повышению уровня холестерина в крови, возникновению язвенной болезни. А длительное воздействие очень сильного шума (более 110 дБА) приводит к агрессивному состоянию, разрушению тканей тела, обострению хронических заболеваний и снижению продолжительности жизни.

После 10 лет проживания в условиях постоянного воздействия шумов с уровнем 80 дБА и выше отмечается значительный рост общей заболеваемости населения. Все это заставляет ограничивать уровни шума и нормировать их.

Специальными исследованиями в России доказано снижение работоспособности человека при занятии умственным трудом (для одного источника широкополосного шума – в 3-4 раза, а для двух - в 10-12 раз). Нижний порог слышимости для человека 1 дБ, при 115-129 дБ появляется боль в ушах, а при 150 дБ возможна потеря слуха. Причём с возрастом порог болевого восприятия снижается. Желание тишины вполне объяснимо и законно, хотя учёные установили, что и при полнейшей тишине работоспособность человека снижается – это следствие мгновенной эволюции органов слуха. Обычно не рекомендуется достаточно длительное воздействие шума с уровнем выше 80 дБ (шум электропоезда).

Согласно закону «Об охране окружающей среды» от12 января 2002 года запрещается превышение нормативов шума (статья 55).

Основополагающим принципом законодательства Российской Федерации в области охраны окружающей среды является принцип платности природопользования, в соответствии с которым негативное воздействие на окружающую среду является платным. Статьей 16 Федерального Закона от 10.01.2002 г. №7 – ФЗ «Об охране окружающей среды» определены виды негативного воздействия на окружающую среду: выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ; сбросы загрязняющих веществ, иных веществ и микроорганизмов в поверхностные водные объекты; загрязнение недр, почв; размещение отходов производства; загрязнение окружающей среды шумом, теплом, электромагнитными, ионизирующими и другими видами физических воздействий и установлено, что формы платы за негативное воздействие на нее определяются федеральными законами. Порядок определения платы утвержден постановлением Правительства №344 от 12 июня 2003 года.

Железнодорожный транспорт является одним из источников загрязнения воздушных, водных и земельных ресурсов. Эти загрязнения отрицательно воздействуют на здоровье людей, состояние лесных массивов и сельскохозяйственных угодий, климат, вызывают коррозию металлоконструкций, разрушение памятников архитектуры и градостроительства.

7.2.2 Расчет шума движущихся составов поездов на участках Батайск-Новочеркасск и Лихая-Зверево

Шум относится к физическим загрязнениям окружающей среды. Источниками шума являются передвижные транспортные средства, различные машины и механизмы. Шум измеряется в децибелах (дБА).

В данном дипломном проекте рассмотрим две основные характеристики шума – шумовую характеристику движущегося поезда и шум от потока поездов.

Шумовая характеристика движущегося поезда рассматривается как корректировочная мощность, излучаемая 1 м длины поезда. Это универсальная и постоянная для любого положения наблюдателя и для каждого конкретного поезда величина, если предположить, что поезд есть совокупность элементарных излучателей двух типов: ненаправленных (монополий) и направленных (диполей).

Шумовая характеристика движущегося поезда зависит от скорости его движения и рассчитывается по формуле:

где – шумовая характеристика движущегося поезда, дБА;

V – скорость поезда, м/с; V₀=1 м/с;

- характеристика конструктивного совершенства локомотива и вагонов (принимаю =63);

- коэффициент, зависящий от динамических сил взаимодействия в системе «колесо-рельс» (неровностей колеса и рельса, состояния пути, упругих свойств подрельсового основания, скорости движения и т.п.), принимаю =25.

Для оценки шумового режима пользуются понятием максимального значения уровня звука, т.е. уровня для момента прохождения поезда непосредственно перед наблюдателем:

где L_Ajmax – максимальное значение уровня звука в момент прохождения поезда, дБА;

l – длина поезда, м;

- расчетная начальная длина, l₀ = 1 м;

r₀ – расстояние от наблюдателя до магистрали, м.

Нормируемым параметром шума (шум движущегося поезда) считается эквивалентный по энергии уровень звука – «эквивалентный уровень звука отдельного поезда», определяемый по формуле:

,

где Т – время распределения звуковой энергии, Т = 28800 с (8 ч).

Данные по нормам допускаемых уровней звука приведены в табл. 7.2.

Таблица 7.2 - Данные по нормам допустимых уровней звука

(СН 2.2.4/2.1.8.562-96)

Назначение помещения или территории	LAmax, дБА		LAэкв, дБА
	с 7 до 23 ч	с 23 до 7 ч	с 7 до 23 ч	с 23 до 7 ч
Жилое помещение	55	45	40	30

Рассчитать эквивалентный уровень звука грузового поезда протяжённостью 910 м, движущегося со скоростью 30 км/ч, 40 км/ч, 60 км/ч, если здания жилой застройки расположены на расстоянии 40 м.

Найдём шумовую характеристику движущегося грузового поезда по формуле:

Так как V₀ = 1 м/с, то при V = 30 км/ч, или 8,3 м/с:

L_AW = 63 + 25 lg 8,3 = 85,98 дБА.

При V = 40 км/ч, или 11,1 м/с:

L_AW = 63 + 25 lg 11,1 = 89,133 дБА.

При V = 60 км/ч, или 16,7 м/с:

L_AW = 63 + 25 lg 16,7 = 93,437 дБА.

Определим максимальное значение уровня звука в момент прохождения грузового поезда по формуле:

Так как l₀ = 1 м; l = 910 м; r₀ = 40 м, то при V = 30 км/ч максимальное значение уровня звука составит:

дБА.

При V = 40 км/ч максимальное значение уровня звука составит:

дБА.

При V = 60 км/ч максимальное значение уровня звука составит:

дБА.

Определяем эквивалентный уровень звука поезда по формуле:

.

Так как Т = 28800 с; r₀ = 40 м; l = 910 м, то при V = 8,3 м/с:

дБА.

При V = 11,1 м/с:

дБА.

При V = 16,7 м/с:

дБА.

Таким образом установили, что эквивалентный уровень звука грузового поезда, движущегося со скоростью 30 км/час, составляет 63,02 дБА, 40 км/час - 63,09 дБА, 60 км/час - 66,44 дБА.

Рассчитаем эквивалентный уровень звука потока движущихся грузовых поездов.

Эквивалентный уровень звука потока однотипных поездов L_AэквΣ определяем как:

,

где L_AэквΣ – эквивалентный уровень шума всех поездов, проходящих на данном участке;

L_Ajэкв – эквивалентный уровень шума одного поезда, дБА.

Для однотипных грузовых поездов при их числе n_гр и соответственно пассажирских поездов n_пасс эквивалентный уровень шума определяется как:

.

Далее сопоставляются значения L_AэквΣ с нормативами допустимого уровня шума по табл. 6.2 и в случае его превышения определяется величина акустического дискомфорта ΔL:

.

Если эта величина превышает 5 дБА, то следует разработать мероприятия по снижению уровня шума. В этом случае можно рекомендовать посадку однородной зелёной изгороди, ширина которой определяется по формуле:

,

где ā_ш = 0,5.

Эффективным методом снижения шума от потока поездов является улучшение конструктивных характеристик локомотивов, вагонов и железнодорожного пути.

Необходимо рассчитать уровень шума потока грузовых поездов, количество которых за 8 ч днем составляет 17 поездов.

Эквивалентный уровень шума потока поездов составит:

.

При V = 30 км/ч:

дБА.

При V = 40 км/ч:

дБА.

При V = 60 км/ч:

дБА.

Таким образом, эквивалентный уровень шума потока грузовых поездов, проходящих со скоростью 30 км/час у жилых зданий, составил 75,32 дБА, что в соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.562-96 создаёт акустический дискомфорт:

ΔL = 75,32 – 55 = 20,32 дБА.

При V = 40 км/ч акустический дискомфорт составит:

ΔL = 76,22 – 55 = 21,22 дБА.

При V = 40 км/ч акустический дискомфорт составит:

ΔL = 78,75 – 55 = 23,75 дБА.

Результаты расчета свидетельствуют об ощутимом превышении нормативов шума от проходящих поездов, поэтому необходимо предусмотреть мероприятия по его уменьшению.

Для зашиты от шума, создаваемого поездами, используются протяжённые линии зданий нежилого назначения (гаражи, склады), земляные сооружения (насыпи, выемки), экраны – стенки. Шумозащитные сооружения должны иметь протяженность не менее длины поезда.

Кроме указанных, шумозащитными сооружениями могут быть сами здания первой линии застройки при усилении звукоизоляционных качеств конструкций оконных блоков или рациональной планировке их помещений.

Для борьбы с шумом на железнодорожном транспорте проводятся следующие мероприятия:

- совершенствование конструкций пути, локомотивов и вагонов;

- создание шумопоглощающих экранов;

- установка глушителей;

- замена звеньевого пути на бесстыковой;

- применение резиновых подрельсовых прокладок;

- борьба с волнообразным износом рельсов;

- переход на электрическую тягу взамен тепловозной;

- замена тормозных башмаков замедлителями и др.;

- строительство вдоль железнодорожного полотна объектов промышленного и хозяйственного назначения;

- установка на маневровых тепловозах глушителей.

Все перечисленные мероприятия позволяют значительно снизить уровень создаваемого шума.