Системная оценка воздействия улично-дорожной сети на атмосферу урбанизированной территории

Введение. Для исследования урбанизированной территории как системы использован подход, позволяющий оценивать газообразное и дисперсное загрязнения атмосферы с использованием единой шкалы экологической опасности. Рассматривались особенности загрязнения воздуха урбанизированных территорий, где на ограниченных перенаселённых площадях сосредоточено значительное количество стационарных и передвижных источников негативного воздействия на окружающую среду.
Цель исследования. использование теоретических основ для системной оценки уровня экологической опасности участка урбанизированной территории при воздействии улично-дорожной сети за счёт совокупности газообразного и дисперсного загрязнений атмосферы.
Методы и материалы. На основе усовершенствованной модели системы «Урбанизированная территория» предложена следующая гипотеза: 1) автотранспортные потоки являются одновременно и самостоятельными источниками образования дисперсных частиц, и источниками взмётывания и распространения частиц, что в присутствии газообразных загрязняющих веществ повышает уровень экологической опасности загрязнения атмосферы урбанизированной территории; 2) загрязнение атмосферы урбанизированной территории формируется при наложении газообразных загрязняющих веществ и дисперсных частиц от улично-дорожной сети на загрязняющий фон других элементов системы «Урбанизированная территория».
Результаты. Получены карты распределения расчётного комплексного индекса загрязнения атмосферы на наиболее проблемных участках урбанизированной территории г. Набережные Челны – проспекта Мира и Казанского проспекта. Полученные результаты характеризуют изменение уровня экологической опасности участков урбанизированной территории при наложении газообразных загрязняющих веществ и дисперсных частиц от улично-дорожной сети на загрязняющий фон других элементов системы «Урбанизированная территория».
Обсуждение и заключение. На основе обобщения и сравнения результатов предыдущих и настоящих исследований авторов, сопоставления их с результатами других исследователей полностью подтверждена гипотеза.
Заключение. С подтверждением гипотезы достигнута цель исследования, которое имеет научную новизну и практическую значимость для обустройства благоприятной и комфортной городской среды.

1. Филиппов А. А., Сулейманов И. Ф., Якунин С. Н. Особенности загрязнения воздуха дисперсными частицами урбанизированной территории «ИнноКам» // Интеллект. Инновации. Инвестиции. 2021. № 5. С. 72–80. DOI: 10.25198/2077-7175-2021-5-72

2. Азаров В. К. Новые нормы на чёрный углерод в саже и его влияние с парниковыми газами СО2 на потепление климата планеты // Журнал автомобильных инженеров. 2012. № 4 (75). С. 54-57. https://elibrary.ru/download/elibrary_18622742_91184518.pdf

3. Азаров В. К., Кутенёв В. Ф., Степнов В. В. О выбросе твёрдых частиц автомобильным транспортом // Журнал автомобильных инженеров. 2012. № 6 (77). С. 55-58. https://elibrary.ru/download/elibrary_21972010_73390786.pdf

4. Азаров В. Н., Кузьмичев А. А., Николенко Д. А., Васильев А. Н., Козловцева Е. Ю. Исследование дисперсного состава пыли городской среды // Вестник МГСУ. 2020. Т. 15. №3. С. 432-442. DOI: 10.22227/1997-0935.2020.3.432-442

5. Гудков В. А., Комаров Ю. Я., Федотов В. Н. Методология активного воздействия на экологическую нагрузку городского автотранспорта: монография. – Волгоград: ВолгГТУ, 2009. – 143 с.

6. Денисов В. Н., Загриценко А. В. Микроскопические твердые частицы как приоритетный вид загрязнения атмосферного воздуха мегаполисов России // Охрана атмосферного воздуха. Атмосфера. 2010. № 3. С. 21-22.

7. Денисов В. Н., Федотов В. Н. Инженерный метод очистки воздушной среды городской УДС // Охрана атмосферного воздуха. Атмосфера. 2011. № 3. С. 54-59.

8. Денисов В. Н., Федотов В. Н. Инновации в снижении экологических рисков от воздействия автотранспорта в крупных городах // Дорожная держава. 2012. Специальный выпуск. С. 89-91.

9. Денисов В. Н., Копытенкова О. И. Микроскопические твердые частицы как приоритетный вид загрязнения атмосферного воздуха урбанизированной территории // Техносферная и экологическая безопасность на транспорте: материалы 3-й Международной конференции (Санкт-Петербург, ноябрь 2012 г.). СПб, 2012. С. 72-76.

10. Загороднов С. Ю., Май И. В., Кокоулина А. А. Мелкодисперсные частицы (PM2,5 и PM10) в атмосферном воздухе крупного промышленного региона: проблемы мониторинга и нормирования в составе производственных выбросов // Гигиена и санитария. 2019. Т. 98. № 2. С. 142-147.

11. Кульчицкий А. Р. Образование дисперсных частиц при горении топлива в дизелях // Экология и промышленность России. 2009. № 12. С. 35-37.

12. Лагузин А. Б., Карелина М. Ю., Гайдар С. М., Пастухов А. Г. Повышение экологической безопасности двигателей внутреннего сгорания в условиях эксплуатации // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. 2020. № 3 (27). С. 53-62. https://elibrary.ru/download/elibrary_44085221_33097054.pdf

13. Ложкина О. В., Малышев С. А., Хахленов А. В. Исследование опасного загрязнения придорожного воздуха мелкодисперсными взвешенными частицами РМ10 и РМ2,5 на примере Санкт-Петербурга // Проблемы управления рисками в техносфере. 2021. № 2 (58). С. 96-103. https://elibrary.ru/download/elibrary_46260695_70627725.pdf

14. Рапопорт О. А., Копылов И. Д., Рудой Г. Н. К вопросу о нормировании выбросов мелкодисперсных частиц размерами менее 10 мкм (ДЧ10) и менее 2,5 мкм (ДЧ2,5) // Экологический вестник России. 2012. № 4. С. 47-52.

15. Соболев А. А. К вопросу о движении частиц в воздушном потоке // Экология и промышленность России. 2009. № 2. С. 22-25. https://elibrary.ru/download/elibrary_11903334_31826760.pdf

16. Субботина И. Е., Буевич А. Г., Сергеев А. П., Баглаева Е. М., Косаченко А. И., Москалева А. С. Модификация методики изучения вертикального распределения пыли и ее дисперсного состава в приземленном слое воздуха на примере города Екатеринбурга // Экологические системы и приборы. 2019. № 2. С. 3-8.

17. Третьяков О. Б., Гудков В. А., Тарновский В. Н. Шинная пыль как основной источник загрязнения окружающей среды // Шина плюс. 2004. № 1. С. 2-5.

18. Трофименко Ю. В., Чижова В. С. Обоснование мероприятий по снижению риска здоровью от загрязнения воздуха взвешенными частицами размером менее десяти микрометров (РМ10) на улично-дорожной сети городов // Экология и промышленность России. 2019. Т. 23 № 7. С. 48-51. DOI: 10.18412/1816-0395-2019-7-48-51

19. Третьяк Л. Н., Вольнов А. С. Оценка экологической безопасности автотранспортных потоков по концентрациям дисперсных частиц с учётом их гранулометрического состава (на примере Оренбурга) // Интеллект. Инновации. Инвестиции. 2020. № 2. С. 134-147. DOI: 10.25198/2077-7175-2020-2-134

20. Януш Д. Н., Вольнов А. С. Предложения по экологическому мониторингу концентраций дисперсных частиц в придорожной территории автомобильных дорог города Оренбурга // Научное обозрение. Педагогические науки. 2019. № 3-4. С. 125-130. https://elibrary.ru/download/elibrary_38506384_86919076.pdf

21. Aslam A., Ibrahim M., Shahid I., Mahmood A., Irshad M., Yamin M., Ghazala, Tariq M., Shamshiri R. Pollution characteristics of particulate matter (PM2,5 and PM10) and constituent carbonaceous aerosols in a south asian future megacity // Applied Sciences (Switzerland). 2020. No 10(24), pp. 1-17.

22. Lozhkin V., Gavkalyuk B., Lozhkina O., Evtukov S., Ginzburg G. Monitoring of extreme air pollution on ring roads with PM2.5 soot particles considering their chemical composition (case study of Saint Petersburg) // Transportation Research Procedia. 2020. Vol. 50, pp. 381–388. DOI: 10.1016/j.trpro.2020.10.045

23. Lozhkin V., Lozhkina O., Rogozinsky G., Malygin I. On information technology development for monitoring of air pollution by road and water transport in large port cities // Modern information technology and IT education. SITITO 2018. Communications in computer and information science. 2020. Vol. 1201, pp. 384–396.

24. Lozhkina O., Rogozinsky G., Lozhkin V., Malygin I., Komashinsky V. Smart technologies for decision-support in the management of environmental safety of transportation in big port cities // marine intellectual technologies. 2020. Vol. 1. No. 2 (48), pp. 125–133.

25. Lozhkina O., Lozhkin V., Seliverstov S., Kripak M. Forecasting of dangerous air pollution by cruise ships and motor vehicles in the areas of their joint influence in Sevastopol, Vladivostok and St. Petersburg // Water and Ecology. 2020. No. 1 (81), pp. 38–50.

26. Perez P. Combined model for PM 10 forecasting in a large city // Atmospheric Environment. 2012. Vol. 60. рр. 271-276. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2012.06.024

27. Suleimanov I. F., Moskova E. V., Sabirov R. G., Kalimullin R. F., Filippov A. A. Organization of vehicle traffic based on environmental monitoring of the air basin // Amazonia Investiga. 2018. Vol. 7. No. 15, pp. 214–221.

28. Tripathi P, Deng F, Scruggs AM, Chen Y, Huang SK. Variation in doses and duration of particulate matter exposure in bronchial epithelial cells results in upregulation of different genes associated with airway disorders // Toxicol In Vitro. 2018. Vol. 51, pp. 95–105.

29. Wu S., Deng F. Blood pressure changes and chemical constituents of рarticulate air pollution: results from the Healthy Volunteer Natural Relocation (HVNR) Study // Environmental Health Perspectives. 2013. Vol. 121. No 1, pp. 66-72. DOI: 10.1289/ehp.1104812

30. Yang X, Feng L, Zhang Y, Hu H, Shi Y, Liang S. Cytotoxicity induced by fine particulate matter (PM2.5) via mitochondria-mediated apoptosis pathway in human cardiomyocytes // Ecotoxicol Environ Saf. 2018. Vol. 161, pp. 198–207. DOI: 10.1007 / s11356-021-12431-w

31. Филиппов А.А., Сулейманов И.Ф., Арсланов М.А. Теоретические основы комплексного подхода к оценке экологической опасности автотранспорта на участке урбанизированной территории // Интеллект. Инновации. Инвестиции. 2019. № 1. С. 97-103. DOI: 10.25198/2077-7175-2019-1-97