«Влияние графика работы железнодорожного переезда в поселке Металлострой Колпинского района г. Санкт-Петербурга на уровень загрязнения атмосферного воздуха вблизи ГБОУ лицей №273 им. Л.Ю.Гладышевой»

Направление работы:

«ЭКОЛОГИЯ, ОКРУЖАЮЩИЙ МИР, ГЕОГРАФИЯ»

Тема:

«Влияние графика работы железнодорожного переезда в поселке Металлострой Колпинского района г. Санкт-Петербурга на уровень загрязнения атмосферного воздуха

 вблизи ГБОУ лицей №273 им. Л.Ю.Гладышевой»

Автор: Арешкина Алеся Эдуардовна

2 «Б» класс, ГБОУ лицей №273 им. Л.Ю.Гладышевой

Научный руководитель: Яруллина Ольга Николаевна

Место выполнения работы: Санкт-Петербург

2020

Аннотация

В настоящей научно-исследовательской работе оценено влияние графика работы железнодорожного переезда в поселке Металлострой Колпинского района г. Санкт-Петербурга на уровень загрязнения атмосферного воздуха  вблизи ГБОУ лицей №273 им. Л.Ю.Гладышевой.

Задачи, поставленные перед автором, были решены самостоятельно под руководством мамы автора, имеющей многолетний опыт работы в сфере охраны атмосферного воздуха.

Автором проведены натурные обследования на автомагистралях, попадающих в зону влияния работы железнодорожного переезда в поселке Металлострой, с подсчетом количества грузовых автомобилей и автобусов, расположенных в очереди перед закрытым переездом.

В работе показаны технические возможности интернет-сервиса «Яндекс.Карты», использованные для определения длины очереди автомобилей на выбранных автомагистралях.

Представлены карты-схемы с распределением уровня загрязнения атмосферного воздуха  вблизи выбранных автомагистралей по двум загрязняющим веществам – диоксиду азота и саже, полученных с помощью компьютерных экологических программ, реализующих расчетные методики по расчету выбросов и рассеиванию загрязняющих веществ, утвержденные к применению на территории России и Санкт-Петербурга.

Дана оценка уровню загрязнения атмосферного воздуха  диоксидом азота и сажей, создаваемого выбросами грузовых дизельных автомобилей вблизи ГБОУ лицей №273 им. Л.Ю.Гладышевой. Сопоставлены рассчитанные и измеренные значения концентраций диоксида азота по данным автоматического поста №25 Автоматизированной системы мониторинга атмосферного воздуха Санкт-Петербурга.

Определена практическая значимость работы, связанная с рекомендацией по разработке специальных организационных и градостроительных мероприятий.

Содержание

Введение. 4

1.    Проведение натурных обследований на автомагистралях, попадающих в зону влияния работы железнодорожного переезда. 6

2.    Определение длины очереди автомобилей на выбранных автомагистралях с помощью интернет-сервиса «Яндекс.Карты». 11

3.    Оценка картографических результатов распределения уровня загрязнения атмосферного воздуха  вблизи ГБОУ лицей №273 им. Л.Ю.Гладышевой. 12

Заключение. 15

Литература. 17

Введение

Загрязнение атмосферного воздуха выбросами автотранспорта является одной из острых экологических проблем, с которой в крупных городах сталкивается не только взрослый человек, но и ребенок. Автотранспорт является основным источником загрязнения воздушной среды городов вредными (загрязняющими) веществами, которые поступают в атмосферный воздух практически в зоне дыхания человека.

В городе Санкт-Петербург вклад автотранспорта в суммарные выбросы от промышленных предприятий и автотранспорта составляет 85% [1].

В выбросах автомобилей содержится более 200 примесей, среди которых немало  веществ, обладающих опасными канцерогенными свойствами, то есть вызывающих у людей онкологические заболевания. Поэтому автомобильный транспорт  является не только основным, но и наиболее опасным источником загрязнения атмосферного воздуха. У грузовых автомобилей, двигатели которых работают на дизельном топливе, наиболее значимыми являются выбросы таких веществ, как диоксид азота и твердые частицы (сажа). Оба этих вещества являются видимыми при высоком содержании в атмосферном воздухе. Диоксид азота представляет собой газ бурого цвета, а сажа – твердые частицы (пыль) угольного цвета. Визуально каждый человек может увидеть загрязнение атмосферного воздуха этими веществами. Наибольший уровень загрязнения атмосферного воздуха формируется вблизи автомобильных дорог и их пересечений, а также в зоне влияния регулируемых железнодорожных переездов при возникновении транспортных заторов (пробок).

Для выполнения научно-исследовательской работы по направлению  «Экология, окружающий мир, география» была выбрана тема, связанная с влиянием графика работы железнодорожного переезда в поселке Металлострой Колпинского района г. Санкт-Петербурга на уровень загрязнения атмосферного воздуха вблизи автомобильных дорог (далее по тексту – автомагистрали). Данный железнодорожный переезд является единственным переездом, связывающим жилой поселок Металлострой и промышленную зону (далее по тексту – промзону) «Металлострой». На данном железнодорожном переезде почти ежедневно останавливаются грузовые составы и отдельные локомотивы, перегораживая путь автомобилям. Железнодорожный шлагбаум зачастую закрыт для проезда автомобильного транспорта от 40 минут до 4 часов, когда на железнодорожных путях стоит состав или осуществляется транспортировка крупногабаритных объектов, производимых на предприятиях в промзоне «Металлострой». В итоге на автомагистралях, ведущих к переезду с обеих сторон,  выстраивается очередь из грузовых автомобилей и рейсовых автобусов. Длина очереди растягивается от 500 до 1500 метров, в результате чего создаётся ситуация для возникновения транспортных заторов, как на въезде, так на и выезде из посёлка Металлострой. Водители грузовых автомобилей и пассажирских автобусов, в основном, не заглушают двигатели, особенно в зимнее время года, чтобы не замерзнуть в кабинах и салонах.

В зону влияния некорректно работающего железнодорожного переезда попадают следующие автомагистрали поселка Металлострой: улица Полевая, улица Железнодорожная, улица Центральная и улица Плановая. Следует отметить, что особое внимание при проведении обследований было уделено двум адресам. Первый адрес: пос. Металлострой, улица Плановая, дом № 14, по которому расположено  Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение (ГБОУ) лицей № 273 им. Л.Ю. Гладышевой. Второй  адерс: пос. Металлострой, улица  Железнодорожная, дом № 13, где расположен автоматический пост №25 Автоматизированной системы мониторинга атмосферного воздуха Санкт-Петербурга, принадлежащий Комитету по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности [2].

Целью данного исследования является оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха, формируемого  выбросами автотранспорта вблизи выбранных автомагистралях, расположенных в зоне влияния железнодорожного переезда в поселке Металлострой.

Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:

-     проведение натурных обследований на автомагистралях, попадающих в зону влияния работы железнодорожного переезда, с подсчетом количества грузовых автомобилей и автобусов, расположенных в очереди перед переездом;

-     определение длины очереди автомобилей на выбранных автомагистралях с помощью интернет-сервиса «Яндекс.Карты»;

-     оценка распределения уровня загрязнения атмосферного воздуха  вблизи ГБОУ лицей №273 им. Л.Ю.Гладышевой с использованием картографических результатов.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученная оценка повышенного уровня загрязнения атмосферного воздуха диоксидом азота и твердыми частицами (сажей) вблизи автомагистралей, являющегося результатом некорректной работы железнодорожного переезда в поселке Металлострой Колпинского района, может служить основой для разработки специальных организационных и градостроительных мероприятий, направленных, как на оптимизацию графика работы самого переезда, так и на строительство нового путепровода над железнодорожными путями, обеспечивающего свободное передвижение грузовых автомобилей и автобусов в промзону «Металлострой» и обратно, не создавая транспортных заторов на прилегающих к переезду автомагистралях и не оказывая воздействия на качество атмосферного воздуха поселка Металлострой в целом.

1.      Проведение натурных обследований на автомагистралях, попадающих в зону влияния работы железнодорожного переезда

В период с 18 по 25 марта 2019 года были проведены натурные обследования автомагистралей (далее – улицы), попадающих в зону влияния работы железнодорожного переезда поселка Металлострой.  Для обследований были выбраны следующие улицы поселка Металлострой: Полевая, Железнодорожная, Центральная и Плановая.

Процедура обследования Полевой, Железнодорожной и Центральной улиц включала  подсчет количества грузовых автомобилей и автобусов, стоящих в очереди перед закрытым железнодорожным переездом. Обследование Плановой улицы включало подсчет грузовых автомобилей, выезжающих из промышленной зоны «Металлострой» при открытии железнодорожного переезда и образующих очередь перед светофором, расположенном на пересечении Плановой улицы и Петрозаводского шоссе.  

На рисунке 1.1 (а, б) показана фотофиксация наибольшего количества грузовых автомобилей, образующих очередь на Плановой улице в направлении к Петрозаводскому шоссе. В очереди в понедельник 25 марта 2019 года в 15 ч. визуально было насчитано около 35-40 единиц грузовых автомобилей, основная часть которых относится к группе длинномерных грузовых автомобилей (общей длиной 12-14 м). Автобусов в очереди не зафиксировано. Это связано с тем, что по Плановой улице не проходят маршруты рейсовых автобусов. Фотофиксация осуществлялась напротив главного входа на территорию лицея № 273.

(а) очередь грузовых автомобилей справа

относительно главного входа на территорию лицея №273

(б) очередь грузовых автомобилей слева

относительно главного входа на территорию лицея №273

Рисунок 1.1 (а, б) – Фотоснимки грузовых автомобилей, стоящих в очереди перед регулируемым светофором на Плановой улице (в направлении к Петрозаводскому шоссе)

Аналогичным образом были проведены натурные обследования Железнодорожной,  Полевой и Центральной улиц. В 16-00 ч. 25 марта 2019 года перед закрытым на 2 часа железнодорожным переездом образовалась единая очередь из грузовых автомобилей, которая растянулась от середины Полевой улицы, вдоль Железнодорожной улицы и до Центральной улицы. Результаты обследований показали, что в очереди на Железнодорожной улице было около 45-50 единиц грузовых автомобилей, на Полевой улице – около 25-30 единиц, основная часть которых также относится к группе длинномерных грузовых автомобилей (общей длиной 12-14 м). Автобусов в очереди не зафиксировано. Это связано с тем, что по Железнодорожной  и Полевой улицам проходят маршруты рейсовых автобусов, не поворачивающих в сторону железнодорожного переезда.  При этом на Центральной улице очередь состояла из 20 единиц небольших грузовых автомобилей и рейсовых автобусов. По Центральной улице запрещен проезд длинномерных грузовых автомобилей.

На рисунке 1.2 (а, б) представлены фотоснимки очереди грузовых автомобилей на  Железнодорожной улице, которые были выполнены на участке между улицами Полевая и Садовая (напротив дома № 25) и на участке между улицами Садовая и Центральная (напротив дома № 7). На рисунке 1.3 (а, б) представлены фотоснимки очереди грузовых автомобилей на Полевой улице, выполненные на участке от школы №621 в сторону ул. Железнодорожная (напротив дома № 2/30).

Вывод:

Таким образом, по результатам проведённых натурных обследований, закрытие железнодорожного переезда на 2 часа приводит к образованию на примыкающих к переезду автомагистралях достаточно протяженных очередей, состоящих из грузовых длинномерных автомобилей, осуществляющих грузоперевозки в промзону «Металлострой» и обратно. Суммарно на улицах жилого поселка Металлострой количество длинномерных грузовых дизельных автомобилей, одновременно стоящих в очереди в ожидании открытия железнодорожного переезда, достигает от 125 до 140 единиц.

  (а) очередь грузовых автомобилей на участке между ул.  Полевая и ул. Садовая

(напротив дома № 25 на Железнодорожной улице)

(б) очередь грузовых автомобилей на участке между ул. Садовая и ул. Центральная

(напротив дома № 7 на Железнодорожной улице)

Рисунок 1.2 (а, б) – Фотоснимки грузовых автомобилей, стоящих в очереди перед закрытым железнодорожным переездом на Железнодорожной улице

(в направлении от ул. Полевая до ул. Центральная)

  (а) очередь грузовых автомобилей на участке от школы №621 в сторону ул. Железнодорожная (напротив левой стороны дома № 2/30 на Полевой улице)

  (б) очередь грузовых автомобилей на участке от школы №621 в сторону ул. Железнодорожная

(напротив правой стороны дома № 2/30 на Полевой улице)

Рисунок 1.3 (а, б) – Фотоснимки грузовых автомобилей, стоящих в очереди перед закрытым железнодорожным переездом на Полевой улице  (в направлении ул. Железнодорожная)

2.      Определение длины очереди автомобилей на выбранных автомагистралях с помощью интернет-сервиса «Яндекс.Карты»

Длина очереди автомобилей перед закрытым железнодорожным переездом является одной из важнейших характеристик выбранных автомагистралей для проведения расчета выбросов загрязняющих веществ и расчета загрязнения атмосферного воздуха. 

На практике визуально оценить длину очереди автомобилей не представляется возможным из-за ее протяженности. Длина очереди нередко может достигать 500 – 1000 м.

Для определения длины очереди автором предлагается использование современного  интернет-сервиса. С помощью выбранного интернет-сервиса «Яндекс.карты» [6], в режиме он-лайн можно определить наличие или отсутствие очереди автомобилей на участке автомагистрали перед выбранным железнодорожным переездом или перекрестком. Улицы, на которых возникли очереди из автомобилей, подсвечиваются желтым или красным цветом, в зависимости от серьезности затора. Направление затрудненного движения на карте показывается стрелкой. Свободная улица подсвечивается зеленым цветом. Данные обновляются в течение 5-10 минут.

С помощью инструмента «линейка» автором была определена длина очереди автомобилей на улицах поселка Металлострой. На Железнодорожной улице длина очереди составила около 700 метров, на  Плановой улице – 680 метров, на Центральной улице – 330 метров, на Полевой улице – 400 метров. Суммарная длина очереди грузовых автомобилей и автобусов, стоящих перед закрытым  железнодорожным переездом на улицах жилого поселка Металлострой, составила около 2100 метров.

На рисунке 2.1 показан пример определения длины очереди автомобилей на улицах Плановая и Железнодорожная с помощью интернет-сервиса «Яндекс.Карты» [6].

Рисунок 2.1 – Пример определения длины очереди автомобилей на улицах Плановая (678 метров) и Железнодорожная (710 метров) в поселке Металлострой с помощью интернет-сервиса «Яндекс.Карты»

Вывод:

На примере улиц поселка Металлострой показано, что использование современных интернет-технологий позволяет достаточно точно в метрах определить длину очереди автомобилей на выбранных автомагистралях.  

3.    Анализ картографических результатов распределения уровня загрязнения атмосферного воздуха  вблизи ГБОУ лицей №273 им. Л.Ю.Гладышевой

С помощью специальных экологических компьютерных программ по расчету выбросов и рассеиванию загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, реализующих положения методик [4, 5], были получены карты-схемы с распределением уровня загрязнения атмосферного воздуха в поселке Металлострой по двум веществам – диоксид азота и сажа.

В программы были заложены все параметры обследованных автомагистралей, к которым относится количество грузовых автомобилей и автобусов, образующих очередь, и длина очереди. Данные параметры успешно были определены автором на предыдущих этапах работы.

Расчеты были проведены на расчетной  площадке, охватывающей все выбранные  автомагистрали поселка Металлострой. Для выполнения оценки результатов расчета уровня загрязнения атмосферного воздуха вблизи автомагистралей были выбраны 3 расчетные точки, расположенные по двум адресам.

 Первый адрес: пос. Металлострой, улица Плановая, дом № 14, по которому расположен лицей № 273 им. Л.Ю. Гладышевой. Для данного адреса были выбраны 2 расчетной точки, расположенные на разном расстоянии от проезжей части.

Расчетная точка №1 – расположена на границе территории лицея №273 – на расстоянии 20 метров от улицы Плановая;

Расчетная точка №2 – расположена на границе здания лицея №273 – на расстоянии 40 метров от улицы Плановая.

Второй  адрес: пос. Металлострой, улица  Железнодорожная, дом № 13, где расположен автоматический пост №25 Автоматизированной системы мониторинга атмосферного воздуха Санкт-Петербурга, принадлежащий Комитету по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности. По второму адресу была выбрана расчетная точка №3 – на расстоянии 20 метров от улицы Железнодорожная.

Оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха диоксидом азота и сажей вблизи выбранных автомагистралей автором выполнялась с использованием  цветовой схемы, обозначающий на картах-схемах уровень загрязнения атмосферного воздуха. Зеленый цвет обозначает низкий уровень загрязнения атмосферного воздуха, желтый цвет – повышенный уровень загрязнения, красный цвет – высокий уровень загрязнения.

Более детальный вывод об уровне загрязнения атмосферного воздуха автором был сделан на основании сравнения полученных значений концентраций в расчетных точках со значением предельно допустимой концентраций, равной 1. Автору нужно  было сравнить значение концентрации в расчетной точке, выраженной в долях предельно-допустимой концентрации, и выяснить это значение больше или меньше 1. Если в ответе получалось, что значение больше 1, значит в этой точке уровень загрязнения атмосферного воздуха повышенный (при значении от 1 до 2) и высокий (при значении больше 2), если меньше 1, низкий (при значении от 0 до 1).

На рисунках 3.1 и 3.2  представлены карты-схемы с распределением уровня загрязнения атмосферного воздуха диоксидом азота и сажей в  поселке Металлострой при закрытом железнодорожном переезде. Из рисунков 3.1 и 3.2  можно сделать вывод о том, что вблизи автомагистралей на границе жилых домов и образовательных учреждений при закрытом железнодорожном переезде уровень загрязнения атмосферного воздуха диоксидом азота и сажей окрашен в желтый цвет, и, как следствие, является повышенным. Непосредственно около лицея № 273 уровень загрязнения атмосферного воздуха по диоксиду  азота и саже превышает гигиенические критерии качества атмосферного воздуха в 1,6-1,7 раза на границе территории (на расстоянии  20 метров от улицы Плановая), в 1,2-1,3 раза – на границе здания лицея (на расстоянии  40 метров от улицы Плановая).

В расчетной точке №3, расположенной по адресу размещения автоматического поста №25 (пос. Металлострой, улица Железнодорожная, дом №13) также наблюдается повышенный уровень загрязнения атмосферного воздуха по диоксиду азота и саже.

По данным доклада об экологической ситуации в Санкт-Петербурге [1], на посту №25 наибольшие измеренные значения концентраций диоксида азота превышают гигиенические критерии качества атмосферного воздуха в 1,2 раза. Данная информация подтверждает согласованность полученного автором результата работы о повышенном уровне загрязнения атмосферного воздуха вблизи автомагистралей поселка Металлострой, с результатами измерений, выполняемых на автоматическом посту.

Вывод:

Выяснено, что при закрытом на 2 часа железнодорожном переезде в поселке Металлострой с образованием на примыкающих к переезду автомагистралях очереди грузовых автомобилей и автобусов общей длиной около 2100 метров, вблизи автомагистралей,  на границе жилых домов и образовательных учреждений, включая лицей №273, расположенный по адресу: пос. Металлострой, улица Плановая, дом № 14, создается повышенный уровень загрязнения атмосферного воздуха по диоксиду азота и саже.

Рисунок 3.1 – Карта-схема распределения уровня загрязнения атмосферного воздуха диоксидом азота в поселке Металлострой при закрытом железнодорожном переезде

Рисунок 3.2 – Карта-схема распределения уровня загрязнения атмосферного воздуха сажей в поселке Металлострой при закрытом железнодорожном переезде

Заключение

1.    Проведены натурные обследования на автомагистралях, попадающих в зону влияния работы железнодорожного переезда в поселке Металлострой. Выяснено, что при закрытии железнодорожного переезда на 2 часа приводит к образованию на примыкающих к переезду автомагистралях поселка Металлострой достаточно протяженных очередей, состоящих из грузовых дизельных длинномерных автомобилей (длиной 12-14 м), осуществляющих грузоперевозки в промзону «Металлострой» и обратно. Суммарно на улицах жилого поселка Металлострой количество длинномерных грузовых дизельных автомобилей, одновременно стоящих в очереди в ожидании открытия железнодорожного переезда, достигает 125 до 140 единиц.

2.     Определена длина очереди автомобилей на выбранных автомагистралях с помощью интернет-сервиса «Яндекс.Карты». На Железнодорожной улице длина очереди составила 700 метров, на  Плановой улице – 680 метров, на Центральной улице – 330 метров, на Полевой улице – 400 метров. Суммарная длина очереди грузовых автомобилей и автобусов, стоящих перед закрытым  железнодорожным переездом на улицах жилого поселка Металлострой, составила около 2100 метров.

3.    С помощью карт-схем распределения уровня загрязнения атмосферного воздуха, дана оценка повышенному уровню загрязнения атмосферного воздуха  вблизи ГБОУ лицей №273 им. Л.Ю.Гладышевой, расположенного по адресу: пос. Металлострой, улица Плановая, дом № 14. Выяснено, при образовании на Плановой улице очереди грузовых автомобилей, равной около 700 метров, создается повышенный уровень загрязнения атмосферного воздуха по диоксиду азота и саже. Гигиенические критерии качества атмосферного воздуха превышаются в 1,6 – 1,7 раза на границе территории (на расстоянии  20 метров от улицы Плановая) и в 1,2 – 1,3 раза – на границе здания лицея (на расстоянии  40 метров от улицы Плановая).

4.    Отмечена согласованность между рассчитанными концентрациями диоксида азота, представленными в работе, и наибольшими измеренными значениями концентраций диоксида азота по данным автоматического поста №25 Автоматизированной системы мониторинга атмосферного воздуха Санкт-Петербурга, принадлежащей Комитету по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности, расположенного по адресу: поселок Металлострой, улица Железнодорожная, дом №13.

5.    Даны рекомендации по разработке специальных организационных и градостроительных мероприятий, направленных, как на оптимизацию графика работы самого переезда, так и на строительство нового путепровода над железнодорожными путями, обеспечивающего свободное передвижение грузовых автомобилей и автобусов в промзону «Металлострой» и обратно, не создавая транспортных заторов на прилегающих к переезду автомагистралях и, тем самым, не оказывая воздействие на качество атмосферного воздуха поселка Металлострой.

Литература

1.      Доклад об экологической ситуации в Санкт-Петербурге в 2017 году/ Под редакцией И.А. Серебрицкого – СПб.: ООО «Сезам-принт», 2018. — 158 c. [Электронный ресурс]  https://www.gov.spb.ru (дата обращения 26.03.2019).

2.      Экологический портал Санкт-Петербурга/ Атмосферный воздух [Электронный ресурс] http://www.infoeco.ru (дата обращения 26.03.2019).

3.      Методика определения выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух от автотранспортных потоков, движущихся по автомагистралям Санкт-Петербурга. – СПб, 2018, утвержденная Распоряжением Комитета по природопользованию и  охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности №33-р от 29.01.2019.

4.      Методы расчетов рассеивания выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе, утвержденные Приказом Минприроды России  от 6 июня 2017 г. № 273.

5.      Проект комплексной схемы организации дорожного движения г. Санкт-Петербурга. М.: ООО «Строй Инвест Проект», 2018  [Электронный ресурс] https://www.gov.spb.ru (дата обращения 26.03.2019).

6.      Интернет-сервис «Яндекс.Карты» [Электронный ресурс] https://yandex.ru/maps/2/saint-petersburg  (дата обращения 26.03.2019).

Скачано с www.znanio.ru