• Сегодня: Четверг, Август 17, 2017

Экологический мониторинг при строительстве автомобильных дорог

Съезд с ЗСД на Дачный проспект

Аннотация

На примере двух крупнейших скоростных автомобильных дорог Санкт-Петербурга рассматриваются актуальные вопросы защиты окружающей среды в процессе строительства, решаемые средствами экологического мониторинга. Обосновывается целесообразность проведения экологического мониторинга, а также указывается на необходимость разработки нормативных документов, учитывающих особенности проведения экологического мониторинга при дорожном строительстве.


Сегодня экологический мониторинг является общепринятым и распространенным инструментом, позволяющим поддерживать качество окружающей среды при строительстве крупных автомобильных дорог. Однако так было не всегда, и признание необходимости проведения экологического мониторинга сложилось в результате длительной и кропотливой работы, позволившей накопить необходимый опыт, создать основу для соответствующих нормативных и методических обоснований.

Первым крупным объектом дорожного строительства, на котором полномасштабно проводились работы по экологическому мониторингу, стала Кольцевая автомобильная дорога вокруг Санкт-Петербурга (КАД).

Строительство КАД началось в 1998 году и продолжалось по очередям более десяти лет. Сегодня трудно представить жизнь города без этой важнейшей скоростной дороги, обеспечивающей связь между отдаленными районами города и пропуск транзитного транспорта. Проектная интенсивность движения на этой дороге, рассчитанная на 2020 год, давно превышена, и уже несколько лет обсуждается необходимость строительства второй кольцевой дороги. Однако начало строительства дороги было встречено в штыки значительной частью населения, проживающего на территориях, прилегающих к КАД. Основой неприятия и сопротивления строительству стали экологические доводы. К делу подключились многочисленные экологические общественные организации и средства массовой информации, которые рисовали в возбужденном сознании граждан ужасающие картины деградации природы, роста заболеваемости и смертности населения на сопредельных территориях. В этих условиях экологическому мониторингу, который был предусмотрен проектными решениями и закреплен положительными заключениями санитарной и экологической экспертизы, несомненно, предназначалась важная роль.

В течение всего периода строительства КАД экологический мониторинг осуществлялся силами ЗАО «Экотранс-Дорсервис» – организацией, имеющей аккредитованные лаборатории и необходимые средства измерений. Следует отметить, что работы по мониторингу, едва начавшись, чуть не прекратились, поскольку отсутствовали должные основания для их финансирования. Однако по непреложному требованию Европейского банка реконструкции и развития, который взялся кредитовать строительство КАД, мониторинг после небольшого перерыва был продолжен и осуществлялся до самого окончания строительства.

Систематические наблюдения за параметрами окружающей среды велись вблизи строящихся, а впоследствии и эксплуатируемых участков дороги. Контролировались параметры состояния воздуха, водных объектов, почвы, а также уровень шума. Важнейшей составляющей мониторинга стал контроль за состоянием здоровья населения на ближайших к КАД территориях, который проводился в течение шести лет и позволил дать прямые и убедительные ответы критикам проекта, запугивавшим население пагубным воздействием КАД на здоровье.

Многолетний опыт проведения мониторинга окружающей среды около КАД дает основания подвести основные итоги этой во многом пионерной и масштабной для дорожной отрасли работы и проиллюстрировать на примерах необходимость мониторинга для решения разнообразных природоохранных проблем, возникающих в процессе строительства.

Состояние атмосферного воздуха

Вопреки расхожему мнению о том, что рост автомобильного парка и строительство дорог ведет к существенному ухудшению качества атмосферного воздуха, результаты как государственного (на многочисленных постах наблюдения в Санкт-Петербурге), так и локального мониторинга собственно около КАД свидетельствуют, что угрозы экстремального загрязнения воздуха из-за деятельности автомобильного транспорта, о которой так любят говорить экологи-общественники, несостоятельны, необоснованы и их на самом деле не существует.

Реальную обстановку демонстрируют графики роста автомобильного парка города и среднегодовых концентраций диоксида азота (NO2) и оксида углерода (СО) за последние тринадцать лет (рис. 1). Диоксид азота выбран в качестве индикатора, как вещество, определяющее в целом по городу загрязнение атмосферного воздуха и характерное для выбросов автомобилей. Если автомобильный парк за рассматриваемый период существенно вырос, то концентрации основного загрязнителя городского воздуха – диоксида азота – имеют достаточно стабильные показатели в районе среднесуточных ПДК последние пять лет. Такая ситуация объясняется существенным улучшением экологического качества автомобилей, введением в 2005 году специального технического регламента, регулирующего выбросы автомобилей, и в 2008 году технического регламента, устанавливающего требования к качеству автомобильного топлива.

Изменение автомобильного парка и среднегодовых концентраций NO2 и CO в Санкт-Петербурге
Рис. 1. Изменение автомобильного парка и среднегодовых концентраций NO2 и CO в Санкт-Петербурге за период 2001–2014 гг.

Необходимо учитывать, что средние концентрации по городу еще не характеризуют локальных всплесков загрязнения атмосферного воздуха, которые наблюдаются около автомобильных дорог. Поэтому более точно описывают ситуацию результаты измерений около крупнейших городских магистралей. Для Санкт-Петербурга такой магистралью является КАД. Результаты долговременных измерений концентраций отражены на рис. 2. В качестве примера выбран наиболее сложный участок дороги, расположенный на подходе к мостовому переходу через Неву, где к дороге наиболее близко подступает жилая застройка. Район, где проводились измерения, принято считать экологически неблагополучным из-за обилия крупных промышленных предприятий, а жители района в свое время проявили наибольшее неприятие дороги в процессе обсуждения проекта. Первая очередь мостового перехода была запущена в эксплуатацию в 2004 г., а полностью мост открыт в 2008 г. Представленные результаты измерений охватывают период совместного влияния строительных работ и эксплуатации дороги. На гистограмме (рис. 2) представлены наибольшие из измеренных за месяц концентраций. Данные за октябрь–ноябрь 2008 г. соответствуют пуску моста на полное развитие. Результаты измерений свидетельствуют, что никакой угрозы чрезмерного загрязнения воздуха ни при строительстве, ни при эксплуатации дороги не наблюдалось.

Концентрации NO2 и CO в долях ПДКм.р. в атмосферном воздухе
Рис. 2. Концентрации NO2 и CO в долях ПДКм.р. в атмосферном воздухе в районе Запорожской ул., д.9 при строительстве и эксплуатации КАД в период 2006–2008 гг. (расстояние от проезжей части 50 м)

Воздействие шума

Шум является основным негативным фактором воздействия, а на открытом незастроенном пространстве распространение сверхнормативных уровней шума от КАД в ночное время достигает 1 км. Учитывая это, в проекте были предусмотрены необходимые шумозащитные мероприятия – установлено большое количество акустических экранов, выполнено шумозащитное остекление нуждающихся в защите жилых помещений. Проводимый акустический мониторинг в целом подтвердил правильность и достаточность принятых проектных решений. В нескольких эпизодах он помог принять необходимые корректирующие решения.

Неоднократно вопросы о шуме со стороны КАД являлись предметом судебных разбирательств, и наличие материалов акустического мониторинга, а вместе с тем и накопленный опыт, понимание природы акустической обстановки в районе дороги, как правило, позволяли доказательно отклонять необоснованные исковые претензии. Кроме того, большой фактический материал, его анализ позволили уточнить ряд методических расчетных положений по защите от шума, а также протестировать целый ряд программ по построению шумовых карт, появившихся в последние годы. Собран также большой фактический материал по уровням шума, производимого при различных технологических процессах в ходе строительства дороги и искусственных сооружений, что в отсутствие каких-либо методических рекомендаций по расчету шума при строительстве представляет собой весьма полезную и необходимую для природоохранного проектирования базу данных.

Для примера на рис. 3 представлена шумовая карта для участка КАД и пересекающего дорогу путепровода в районе Челябинской улицы. Карта построена с помощью программы ExNoise. Мониторинг уровней шума, проводимый длительное время на этом участке, дает возможность сопоставить теоретические расчеты с экспериментальными данными и проверить состоятельность используемых при проектировании модельных расчетов. Эти сопоставления представлены в таблице 1 (расчеты и измерения выполнены С.Б. Марковым).

Карта шума, рассчитанная с помощью программы ExNoise
Рис. 3. Карта шума, рассчитанная с помощью программы ExNoise. Источниками шума являются КАД, улично-дорожная сеть около жилой застройки и железная дорога. На карте указаны расчетные значения эквивалентных уровней шума Lэкв, дБА

Сопоставление расчетных и измеренных эквивалентных уровней шума

Таблица 1 демонстрирует положительные результаты постпроектного анализа, выполненного благодаря проведению мониторинга уровней шума. Различия между проектными расчетами и фактической акустической ситуацией вполне приемлемы и свидетельствуют о правильности принятых в проекте расчетных моделей и их численной реализации.

Мониторинг заболеваемости

Эта сложная и по-своему беспрецедентная часть работы позволила опровергнуть многочисленные инсинуации со стороны экологически возбужденной части общественности и средств массовой информации по поводу непременного роста заболеваемости и смертности в связи с возможным ухудшением экологических условий в районе будущей дороги. Работа выполнялась силами Центра гигиены и эпидемиологии в г. Санкт-Петербург в период с 2002 по 2007 год. Для анализа вдоль дороги было выделено несколько эшелонов жилой застройки шириной до 1 км. Выбраны поликлиники, обслуживающие местное взрослое население и детей. Собраны и обработаны данные по различным видам заболеваемости детского и взрослого населения по выделенным эшелонам, прилегающим к дороге, в среднем по обслуживающим поликлиникам и по району в целом.

Основное внимание уделялось детской заболеваемости в виду того, что детский контингент не подвержен таким существенно влияющим на здоровье факторам, как вредные привычки и профессиональные условия, и более чутко реагирует на изменяющиеся условия окружающей среды. Конечно, такие факторы, как различные погодные условия, заметно влияющие на здоровье детей, исключить не представлялось возможным.

Из большого массива фактического материала для иллюстрации обстановки на рис. 4 выбраны данные по детской заболеваемости все в том же неблагополучном Невском районе.

Общая заболеваемость и болезни органов дыхания
Рис. 4. Общая заболеваемость и болезни органов дыхания (БОД) детского населения в Невском районе около строящейся КАД и в среднем по району

Полученные как в Невском, так и в других семи районах города данные свидетельствуют о том, что в эшелонах жилой застройки, расположенных близко к КАД, влияние дороги на заболеваемость как взрослого, так и детского населения по различным нозологическим формам отсутствует.

Мониторинг водных объектов и очистных сооружений

Кольцевая дорога пересекает множество водных препятствий и во исполнение отечественных нормативных требований для их защиты от загрязнения оснащена большим количеством очистных сооружений как заводского изготовления, так и по большей части гидроботаническими прудами (ГБП). В течение всего периода строительства и последующей эксплуатации их мониторингу уделялось значительное внимание. Акцент в исследованиях был сделан на нефтепродуктах, взвешенных веществах и тяжелых металлах. Отборы проб осуществлялись на входе и выходе очистных сооружений, на участках водотоков выше и ниже по течению относительно выпусков сточных вод. Всего на дороге (ее сухопутной части) установлено около 250 очистных сооружений, что является беспрецедентным и вынужденным шагом в практике дорожного строительства (в среднем по два сооружения на 1 км дороги) с целью выполнения чрезмерных непродуманных требований природоохранного законодательства.

Особое внимание уделялось работоспособности ГБП. В процессе исследований во время дождя отбирались также сточные воды непосредственно с дорожного полотна. Характерные результаты таких исследований представлены в табл. 2.

Средние концентрации загрязняющих веществ в ливневых водах на дорожном полотне КАД и на очистных сооружениях (ГБП)

Они показывают, что средняя концентрация нефтепродуктов в дождевом стоке непосредственно с дорожного полотна составляет 3,2 мг/л. Диапазон измеренных концентраций нефтепродуктов находился в пределах от 0,26 до 13,0 мг/л, медиана для ряда наблюдений составляет 1,65 мг/л. Указанные величины существенно ниже рекомендуемых в используемых до сих пор устаревших методических документах. Одновременно проводимые во время дождей исследования концентраций нефтепродуктов на входе и выходе ГБП показали, что вода в значительной степени очищается от нефтепродуктов по мере добегания к очистным сооружениям по кюветам. Это характерно и для таких интегральных показателей загрязнения, как ХПК (химическое потребление кислорода) и БПК5 (биологическое потребление кислорода за 5 дней). Примерное постоянство отношений содержания ХПК и свинца к взвешенным веществам, продемонстрированное в табл. 2, свидетельствует о том, что эти параметры, по-видимому, обусловлены специфическим химическим составом взвешенных веществ.

Данные по мониторингу сыграли значительную роль в нашумевшем в 2009–2010 годах деле о загрязнении петергофских фонтанов. В этот период завершалось строительство западного участка КАД, который на одном из участков пересекает Старо-Петергофский канал, подающий через систему прудов воду к знаменитым петергофским фонтанам. В 2009 году в воде, поступающей на фонтаны, обнаружилось чрезмерное количество взвешенных веществ, оставляющих налет на скульптурных группах и представляющих угрозу их внешнему облику и сохранности. Дирекция музея-заповедника забила тревогу, подключилась общественность, средства массовой информации, органы власти, в том числе прокуратура. Виновником происшествия, как это нередко уже случалось в городе, сразу же была назначена Кольцевая дорога.

Однако, если рассматривать данные мониторинга, дело обстояло не так просто, как представлялось обвиняющей стороне. КАД пересекает Старо-Петергофский канал на расстоянии более 8 км от фонтанов. На этом промежутке вдоль канала расположено большое количество земельных собственников, строился коттеджный поселок «Петергоф-сити», рассчитанный на 350 домов, располагалась конюшня, имелись несанкционированные выпуски сточных вод. Результаты мониторинга указывали на то, что роль строительства КАД в этом загрязнении минимальна. Надо отдать должное дирекции Государственного музея-заповедника «Петергоф», которая действительно хотела, исходя из данных мониторинга, разобраться в сути проблемы и отчетливо понимала необходимость комплексного подхода к защите фонтанов от загрязнений. Надо отдать должное и дирекции КАД (ФКУ ГУ ДСТО), которая приняла меры, направленные на дополнительную защиту канала от загрязнений, и внесла корректировки в принятые ранее проектные решения, исключающие какие-либо сбросы из очистных сооружений в канал. Меры эти реализованы. Однако надзорные органы, в том числе Росприроднадзор, не собирались разбираться в истинных причинах произошедшего и продолжали видеть причиной всего строительство и эксплуатацию дороги. В октябре 2011 года Арбитражный суд города Санкт-Петербурга и Ленинградской области, опираясь, в частности, на результаты мониторинга, признал претензии Росприроднадзора к дороге необоснованными.

Загрязнение почвенного покрова

Состояние почв и грунтов оценивалось в течение всего периода мониторинга. Конечно, на строительных площадках сверхнормативное загрязнение почв и грунтов нередко встречается по различным причинам – аварийные разливы, неблагоприятный исходный фон загрязнения, нарушение технологической дисциплины и просто небрежное отношение к природоохранным требованиям. Многие нарушения такого рода определяются визуально и не нуждаются в подробных исследованиях. По этой причине одной из главных задач мониторинга являлось определение или подтверждение класса опасности грунтов как отходов. Это важно, поскольку в процессе дорожного строительства образуется, как правило, огромное количество грунтов, подлежащих вывозу на полигоны твердых отходов, и суммы платежей за негативное воздействие отходов, в зависимости от их класса опасности, могут при больших масштабах строительства изменяться от десятков до сотен миллионов рублей.

На южном участке КАД большие объемы грунтов нашли утилитарное применение – из них был сооружен высокий (10–11 м) и протяженный шумозащитный вал для защиты садоводств от шума сложной транспортной развязки, на которой применение акустических экранов было бы неэффективным (рис. 5). Для подтверждения необходимых гигиенических характеристик грунтов для создания такого вала потребовались соответствующие исследования, обеспечиваемые мониторингом. Выполненные после сооружения вала измерения шума на территории садоводств показали, что вал успешно выполняет свои защитные функции.

КАД в районе развязки с Дачным проспектом
Рис. 5. КАД в районе развязки с Дачным проспектом. На переднем плане ГБП. Слева вверху шумозащитный вал, сложенный из излишних грунтов, образовавшихся при строительстве, и защищающий территорию нескольких садоводств

Результаты исследований загрязнения почв вдоль действующих участков магистрали свидетельствуют, что сегодня (в связи с запретом этилированного бензина и повышением качества топлива) проблемы загрязнения почв свинцом и другими тяжелыми металлами отошли на второй план. Среди основных загрязнителей остаются нефтепродукты, бензапирен, хлориды. Прогнозирование загрязнения почв этими веществами на сегодня не обеспечено методически, и поэтому результаты мониторинга могут служить (при надлежащей статистической обработке) основой для разработки необходимых методик.

Западный скоростной диаметр (ЗСД) – вторая после КАД важнейшая транспортная магистраль Санкт-Петербурга.

Строительство центрального участка ЗСД с переходами через Неву и рукава невской дельты продолжается в настоящее время, северный участок протяженностью 26 км, для которого ЗАО «Экотранс-Дорсервис» выполняло работы по экологическому мониторингу, открыт для движения в 2013 году. Особенностью северного участка ЗСД является прохождение трассы на начальном участке в среде плотной городской застройки, а по мере выхода в пригородную зону – расположение трассы в непосредственной близости от особо охраняемых природных территорий регионального значения – заказников «Юнтоловский» и «Сестрорецкое болото». Наличие заказников придало дополнительные силы и уверенность так называемой «зеленой» общественности в их повседневной и трудной борьбе с дорожным строительством, а от проектировщиков и строителей потребовало внимательного и бережного отношения к вопросам защиты охраняемых природных территорий от негативных воздействий. И в этих условиях конечно же трудно было бы успешно реализовать проект без поддержки экологического мониторинга, без той доказательной базы, без тех прогнозных оценок и корректирующих решений по охране окружающей среды, которые такой мониторинг предусматривает.

Удивительное дело, но именно для защиты животных, обитающих на указанных охраняемых природных территориях, на ЗСД было установлено несколько километров шумозащитных экранов. Что надо этим животным (прежде всего, пернатым обитателям заказников), какие уровни шума приемлемы для них и какая эффективность средств защиты от шума необходима для обеспечения естественных условий обитания? Для ответа на эти на вопросы нет норм, методик и каких-либо средств оценок, для ответа на эти вопросы есть средства экологического мониторинга, и они в полной мере были использованы. Выполненные измерения показали, что в естественных условиях фоновые эквивалентные уровни шума в лесу, обусловленные умеренным ветром, другими природными источниками составляют 50–55 дБА. Исходя из этого и были назначены соответствующие параметры шумозащитных экранов, которые были установлены вдоль дороги (рис.6) и позволили сохранить акустические условия на охраняемых природных территориях.

Для выявления степени воздействия строительства ЗСД на водный режим территории «Сестрорецкого болота» ежеквартально в восьми точках на разных участках строительства контролировались уровни воды и исследовались ее гидрохимические характеристики. Исследования показали, что насыпь дороги существенно не влияет на гидрологический режим болота, а проводимые строительные работы не приводят к сверхнормативному загрязнению болотной воды. Выявленные в ходе мониторинга превышения концентраций железа и марганца являются естественными для рассматриваемого болотного массива и зафиксированы задолго до начала строительства при проведении инженерно-экологических изысканий.

Шумозащитные экраны, установленные на ЗСД
Рис. 6. Шумозащитные экраны, установленные на ЗСД в районе заказника «Сестрорецкое болото»

При строительстве ЗСД в районах плотной городской застройки при проведении мониторинга большое внимание уделялось вопросам шума при проведении работ по погружению свай. Существуют разные сваи и разные технологии их погружения, однако до сих пор не существует каких-либо расчетных методов оценки и прогнозирования весьма интенсивного шума, производимого при погружении свай. Поэтому измерения шума, проводимые в ходе мониторинга для такого вида работ (рис. 7), во многом носили исследовательский характер. Результаты измерений способствовали правильному подбору технологий, режима работы оборудования, средств защиты от шума, позволяющих существенно снизить чрезмерное акустическое воздействие на прилегающие жилые территории.

Измерение шума
Рис. 7. Измерение шума при погружении свай на одном из участков строительства ЗСД

Накопленный опыт проведения экологического мониторинга при строительстве крупных дорожных объектов безусловно нуждается в обобщении и систематизации. Совсем недавно введены в действие два стандарта, касающиеся производственного экологического мониторинга: ГОСТ Р 56059-2014 «Производственный экологический мониторинг. Общие положения» и ГОСТ Р 56063-2014 «Производственный экологический мониторинг. Требования к программам производственного экологического мониторинга». Появление этих документов можно только приветствовать, но они подразумевают проведение мониторинга на стационарных промышленных предприятиях и, к сожалению, не учитывают существенных специфических сторон строительных работ, тем более строительства протяженных линейных объектов. В связи с этим целесообразна разработка документа, учитывающего особенности проведения экологического мониторинга при дорожном строительстве и раскрывающего организационные и методические особенности выполнения следующих основных задач такого мониторинга, а именно:

  1. Проведение систематизированных наблюдений за состоянием окружающей среды в районе строительства, включая эколого-аналитический контроль параметров окружающей среды, обеспечивающих:• подтверждение соответствия параметров окружающей среды природоохранным требованиям на основе собственных доказательств;• контроль за нарушением нормативных параметров окружающей среды для выработки корректирующих решений по обеспечению нормативной экологической обстановки;

    • устранение неизбежных погрешностей в расчетах уровней негативных воздействий на окружающую среду, обусловленных недостаточной точностью расчетных и прогнозных оценок при проектировании;

    • наличие дополнительных и уточненных исходных данных в обеспечение расчетных моделей для оценки воздействия на окружающую среду при строительстве;

    • решение спорных вопросов, связанных с влиянием строительства на экологические условия, прежде всего в населенных пунктах с плотной жилой застройкой;

    • пополнение базы данных по состоянию окружающей среды в районе строительства и определение трендов ее изменения;

    • фиксацию уровней негативного воздействия при нештатных экологически значимых происшествиях на строительной площадке для выработки обоснованных решений по ликвидации негативных последствий.

  2. Уточнение (по сравнению с проектом) прогноза изменения состояния окружающей среды в процессе строительства.
  3. Оперативное предоставление результатов эколого-аналитических исследований для выработки корректирующих действий по устранению нарушений природоохранных требований и/или при решении спорных вопросов.
Виктор Пшенин

Кандидат технических наук, доцент
Заместитель главного инженера ЗАО «Экотранс-Дорсервис»