Охрана окружающей среды и экологическая безопасность на железнодорожном транспорте

Наиболее опасным  и дискомфортным воздействиям транспорта на человека принято считать загрязнение  углеводородами. Несмотря на развитие техники и технологий, отличительной чертой современной цивилизации остается использование углеводородного топлива как энергоносителя.

С момента зарождения железных дорог основным видом топлива  был уголь. При его сгорании в  окружающую среду выбрасывалось  большое количество загрязняющих веществ, в том числе угольная зола, содержащая большое количество тяжелые металлов и углеводороды. Составить точное представление о составе и количестве загрязнителей сложно. Это связано с большим разнообразием месторождений ископаемого топлива.

В результате научно-технической революции  произошли существенные изменения  в техническом оснащении железной дороги. Изменения коснулись, главным  образом, подвижного и тягового состава, что отразилось на качественных и количественных характеристиках выбросов загрязняющих веществ.

 Производственная деятельность железнодорожного транспорта оказывает воздействие на окружающую среду всех климатических зон нашей страны. Но по сравнению с автомобильным транспортом неблагоприятное воздействие на среду обитания существенно меньше. В первую очередь это связано с тем, что железные дороги – наиболее экономичный вид транспорта по расходу энергии на единицу работы.

  Основным источником загрязнения атмосферы являются отработавшие газы дизелей тепловозов. В них содержится окись углерода, окись и двуокись азота, различные углеводороды, сернистый ангидрид, сажа. Высокое содержание вредных примесей в отработавших газах дизелей при работе в режиме холостого хода обусловлено не только плохим смешиванием топлива с воздухом, но и сгоранием  топлива при более низких температурах.

 Режим работы маневровых тепловозов менее стабилен, чем поездных, поэтому и выделение токсичных веществ у них в несколько раз больше. Уровень загрязнения воздушной среды станций и прилегающих к ним зон отработавшими газами маневровых тепловозов зависит от числа одновременно занятых локомотивов. При этом наиболее значительно выделение окислов азота и сернистого ангидрида.

Ежегодно из пассажирских    вагонов  на    каждый   километр пути   выливается до   200 м³ сточных вод, содержащих патогенные микроорганизмы, и выбрасывается до 12 тонн сухого мусора. Это приводит к загрязнению железнодорожного полотна и окружающей среды. Кроме того, очистка путей от мусора связана со значительными материальными издержками. Решить проблему можно использованием в пассажирских вагонах аккумулирующих ёмкостей для сборов стоков и мусора или установкой в них специальных очистных сооружений.

При мытье подвижного железнодорожного состава в почву  и водоёмы переходят вместе со сточными водами синтетические поверхностно-активные вещества, нефтепродукты, фенолы, шестивалентный хром, кислоты, щелочи, органические и неорганические взвешенные вещества. Содержание нефтепродуктов в сточных водах при мытье локомотивов, фенолов при мытье цистерн из-под нефти превышают предельно допустимые концентрации. Многократно превышаются ПДК шестивалентного хрома при замене охлаждающей жидкости дизелей локомотивов. Во много раз сильнее сточных вод загрязняется почва на территории и вблизи пунктов, где производится обмывка и промывка подвижного состава.

Перевод железнодорожного транспорта с паровой тяги на электрическую  и тепловозную, которыми в настоящее  время выполняется практически  вся поездная работа, способствовал  улучшению экологической обстановки: было исключено влияние угольной пыли и вредных выбросов паровозов в атмосферу.

Дальнейшая электрификация железных дорог, т.е. замена тепловозов электровозами, позволяет исключить  загрязнение воздуха отработавшими  газами дизельных двигателей.

Основной путь снижения выбросов токсичных веществ тепловозами заключается в уменьшении их образования в цилиндрах двигателей. Также важное значение имеет обезвреживание отработавших газов. Принцип действия одного из очистных устройств основан на рециркуляции, газов применяемой для уменьшения концентрации окислов азота, улавливание которых представляет известную трудность. Рециркуляция заключается в том, что часть отработавших газов из выпускного патрубка перепускается во всасывающую систему дизеля. Вследствие этого происходит присадка к засасываемому свежему воздуху значительного количества отработавших газов с меньшим содержанием кислорода, в результате чего ухудшаются условия протекания реакции между кислородом и азотом воздуха. При этом выброс окислов азота снижается до 55%, однако, происходит некоторое увеличение продуктов неполного сгорания топлива (окиси углерода).

   Негативное воздействие железнодорожного транспорта на природную среду в настоящее время остается достаточно высоким в результате выброса вредных веществ как от подвижного состава, так и от многочисленных производственных и подсобных предприятий, обслуживающих перевозочный процесс. 
              При этом происходит загрязнение атмосферного воздуха, воды и почвы. По экспертной оценке на железнодорожном транспорте ежегодно образуется 3-5 млн.т твердых бытовых и производственных отходов. Так, котельные железнодорожных предприятий наносят вред окружающей среде при сжигании различных видов топлива. На шпалопропиточных заводах загрязнение атмосферного воздуха происходит при остывании шпал после пропитки их антисептиком. В локомотивных и вагонных депо, на рельсосварочных предприятиях в воздушную среду выбрасываются пыль, газообразные вещества при литейных процессах, сжигании газа или мазута в печах пескосушильных камер, сварочных работах, промывке подвижного состава, пары растворителей, аэрозоль щелочей и красок при нанесении лакокрасочных покрытий.

Производственные сточные  воды локомотивных и вагонных депо образуются в процессе наружной обмывки  подвижного состава, при обмывке узлов и деталей перед ремонтом, в гальванических цехах или участках, при промывке и заправке аккумуляторов, регенерации фильтров, при продувке и промывке паровых котлов, мытье смотровых канав и стирке спецодежды. Сточные воды пунктов обмывки пассажирских вагонов и электросекций содержат взвешенные вещества и нефтепродукты, бактериальные загрязнения, смываемые с подвагонных узлов, кислоты, щелочи, поверхностно-активные вещества. Эти стоки загрязнены тяжелыми минеральными примесями, содержат растворенные соли, нефтепродукты с ходовых частей, органические соединения. На шпалопропиточных заводах при отстаивании обводненного антисептика в хранилищах, пропитке влажной древесины в воду попадают масла, фенолы, жирные кислоты и другие соединения, входящие в состав пропиточных масел, и содержащиеся в обрабатываемой древесине органические вещества. После промывки вагонов на дезинфекционно-промывочных станциях сточные воды этих предприятий содержат бактериальные загрязнения, вещества, применяемые при дезинфекции вагонов (хлорная известь, каустическая сода и др.). Преобладающим загрязнением стоков щебеночных заводов являются минеральные взвешенные вещества, в незначительных количествах могут присутствовать нефтепродукты. Стоки рельсосварочных поездов содержат в основном нефтепродукты и взвешенные вещества. При использовании моечных машин стоки могут загрязняться щелочами и поверхностно-активными веществами. Сточные воды пассажирских станций в основном представляют собой хозяйственно-бытовые стоки, загрязненные минеральными и органическими примесями, включая жиры и моющие средства. На железнодорожном транспорте функционирует большое количество вспомогательных предприятий — ремонтные мастерские, автобазы, прачечные, склады топлива и др. Помимо нефтепродуктов и взвешенных веществ, сточные воды этих подразделений могут загрязняться растворами солей, поверхностно-активными веществами, щелочами и пр. 
            ВНИИЖТом предложены технологические процессы и технические средства совместного термического обезвреживания в местах образования и накопления таких характерных для предприятий железнодорожного транспорта отходов, как нефтешламы и их смеси, твердые производственные и бытовые отходы из пассажирских вагонов, деревянные шпалы, переводные и мостовые брусья, не годные к повторной укладке, а также осадки сточных вод очистных сооружений. 
            На современном этапе экологически безопасная и экономически эффективная технология обезвреживания производственных и бытовых отходов на местах их образования и накопления на железнодорожных предприятиях включает совокупность индустриальных методов сбора, сортировки, транспортирования, высокотемпературного (900-1200°С) сжигания отходов и очистки отводимых газов до содержания вредных примесей в пределах допустимых концентраций с удалением нейтральных шлаков и регенерацией теплоты сгорания. Схема обезвреживания представляет собой модульную технологическую линию, состоящую из накопителя, загрузочного устройства, камеры сжигания, котла-утилизатора, шлакоудалителя, аппаратуры очистки газов, дымохода, параметры которых зависят от состава и объема поступающих на переработку отходов. 
Установка термического обезвреживания производственных и бытовых отходов предприятий ж/д транспорта включается в состав стационарного оборудования каждого локомотивного и вагонного депо, путевой машинной станции, дистанции пути, шпалопропиточного завода, промывочно-пропарочной станции и др.

Воздействие объектов транспорта на экологическое состояние природы

Железнодорожный транспорт  по объему грузовых перевозок занимает первое место среди других видов транспорта, по объему перевозок пассажиров второе место после автомобильного транспорта.

Успешное функционирование и развитие железнодорожного транспорта зависит от состояния природных комплексов и наличия природных ресурсов, развития инфраструктуры искусственной среды, социально-экономической среды общества.

 Состояние окружающей среды при взаимодействии с объектами железнодорожного транспорта зависит от инфраструктуры по строительству железных дорог, производству подвижного состава, производственного оборудования и других устройств, интенсивности использования подвижного состава и других объектов на железных дорогах, результатов научных исследований и их внедрения на предприятиях и объектах отрасли.

 Каждый элемент системы имеет прямые и обратные связи друг с другом. При развитии и функционировании объектов железнодорожного транспорта следует учитывать свойства природных комплексов – многосвязность, устойчивость, коммутативность, аддитивность, инвариантность, многофакторную корреляцию.

Многосвязность выражается в разнохарактерном воздействии транспорта на природу, которое может вызвать в ней трудноучитываемые изменения.

Аддитивность – это возможность многопараметрического сложения различных источников техногенного и антропогенного воздействия на природу, что может привести к непредсказуемым изменениям в природе.

Инвариантность является свойством экосистем сохранять  стабильность в границах регламентированных техногенных и антропогенных воздействий.

           Устойчивость – способность экосистем сохранять исходные параметры при естественном, техногенном и антропогенном воздействиях.

Многофакторная  корреляция характеризует экосистемы с позиций их предопределенности к случайным и неслучайным событиям с аналитическими связями между ними.

Железнодорожный транспорт постоянно воздействие на природную среду. Уровень воздействия может лежать  в допустимых равновесных и кризисных границах.

Характер воздействия  транспорта на окружающую среду определяется составом техногенных факторов, интенсивностью их воздействия, экологической весомостью воздействия на элементы природы. Техногенное воздействие может быть локальным от единичного фактора или комплексным – от группы различных факторов, характеризующихся коэффициентами экологической весомости, которые зависят от вида воздействия, их характера, объекта воздействия.

Для оценки уровня воздействия объектов транспорта на экологическое состояние природы используют следующие  интегральные характеристики:

• Абсолютные потери окружающей среды, выражаемые в конкретных единицах измерения состояния биоценозов (флоры, фауны, людей);
• Компенсационные возможности экосистем, характеризующие их восстанавливаемость в естественном или искусственном режиме, создаваемом принудительно;
• Опасность нарушения природного баланса, возникновение неожиданных потерь и локальных экологических сдвигов, которые могут вызвать экологический риск и кризисные ситуации в окружающей природной среде;
• Уровень экологических потерь, вызываемых воздействием объектов транспорта на окружающую среду;

  Эти характеристики и позволяют определить экологическую безопасность в регионах расположения транспортных объектов.

  Любое воздействие объектов транспорта на природу вызывает ответную реакцию, которая проявляется в следующих формах:

адапционной – с локальным или статическим смещением равновесия;              восстанавливающейся или самовосстанавливающейся, характеризующейся полным возвратом экосистемы в исходное состояние;

частично восстанавливающейся, когда экосистема восстанавливает только часть своих свойств и характеристик;

невосстанавливаемой, когда в экосистеме образуются необратимые сдвиги от исходного ее состояния.

Воздействие объектов железнодорожного транспорта на природу обусловлено строительством дорог, производственно-хозяйственной деятельностью предприятий, эксплуатацией железных дорог и подвижного состава, сжиганием большого количества топлива, применением пестицидов на лесных полосах и др.

Строительство и функционирование железных дорог  связано с загрязнением природных комплексов выбросами, стоками, отходами, которые не должны нарушать равновесие в экологических системах. Равновесие экосистемы характеризуется свойством сохранять устойчивое состояние в пределах регламентированных антропогенных изменений в окружающих транспортное предприятие природных комплексах. Самоочищающая способность природной среды снижается из за уничтожения и истощения природных комплексов. Линии железных дорог, прокладываемые на сложившихся путях миграции живых организмов, нарушают их развитие и даже приводят к гибели целых сообществ и видов.

Факторы воздействия  объектов железнодорожного транспорта на окружающую среду можно классифицировать по следующим признакам: