Какие опасности таит асфальт

Большинство автомобильных дорог общего пользования в России имеют асфальтовое (точнее – асфальтобетонное) покрытие. Это объясняют тем, что асфальт – дешевый и простой в укладке материал. Однако у него есть и существенные минусы. Как правило, к ним относят недолговечность и высокие траты на содержание и ремонт. Срок службы асфальтовых дорог составляет всего несколько лет, а заплатки приходится ставить чуть ли не ежегодно. Но еще более важен другой крупный недостаток – негативное влияние на экологию и здоровье человека, в первую очередь в городах, где асфальта больше всего. Такое дорожное покрытие несет особенную угрозу жителям и гостям мегаполисов, в частности Москвы. Реальная и долговечная альтернатива, в том числе для такого передового города, как столица – цементобетонные дороги.

Еще в 2004 году Госсанэпиднадзор опубликовал исследование, в котором показал: асфальтовое покрытие в городских условиях является источником вредных веществ. Содержание тяжелых металлов, в частности свинца, достигает максимума в покрытиях, уложенных 2–5 лет назад. Причем подобные скопления содержатся в асфальте не только проезжей части, но и пешеходных зон, и там концентрация значительно выше. Этому нашлось объяснение: тяжелые металлы вместе с выхлопными газами отлетают от проезжей части и оседают во дворах. Там асфальтовое покрытие более низкого качества и впитывает токсичные вещества. А с магистралей они частично стираются шинами и убираются дорожной техникой.

С аналогичными заявлениями выступили в 2011 году столичные чиновники, предупреждая, что асфальт в жару становится опасным с экологической точки зрения. Такое покрытие производит эмиссию вредных веществ, и при температуре выше 25 градусов их количество возрастает и становится существенным с точки зрения воздействия на человека, который находится в непосредственной близости.

Зарубежные ученые тоже приходят к тревожным выводам. Так, исследователи Йельского университета в статье, опубликованной в 2020 году в Science Advances, отмечают угрозу здоровью окружающих, которую несет свежее асфальтовое покрытие. Его укладывают при температуре 140 градусов, когда в воздух поступает больше всего органических соединений, из которых состоит асфальт. Даже при остывании до 60 градусов он все еще выделяет много вредных испарений – а ведь именно до такого уровня покрытие снова прогревается в жаркое лето (при температуре воздуха 35 градусов асфальтобетонная поверхность нагревается до 70 градусов). При этом выбросы увеличиваются на 300% при воздействии солнечного света.

Согласно данным исследователей, нагретый асфальт выделяет сложный коктейль веществ, на 85% состоящий из полулетучих органических соединений в виде твердых микроскопических частиц тяжелых металлов и сажи размером менее 2,5 микрометра – в научной среде их называют PM2.5. Смешиваясь с воздухом, они образуют вторичный органический аэрозоль – secondary organic aerosol, или SOA. Из-за маленьких размеров частицы легко преодолевают защитные системы человеческого организма – носовую полость, верхние дыхательные пути и бронхи. Вместе с вдыхаемым воздухом они проникают в альвеолы и таким образом могут попадать не только в легкие, но и в кровь. Это делает их возможной причиной заболеваний как органов дыхания, так и сердечно-сосудистой системы.

Кроме того, асфальтобетонные покрытия, особенно ненадлежащего качества, увеличивают уровень автомобильных выбросов. Всему виной образование так называемой чаши прогиба и соответственно увеличение коэффициента сопротивления качению автомобиля. Расход топлива при движении по таким дорогам увеличивается на 5–7%. Следовательно, растут и выбросы выхлопных газов. Зимой шипованная резина разрушает асфальтобетонные дороги: мелкая пыль разлетается на большие расстояния, вдыхается людьми, попадает в водоемы, оседает в лесах.

Влияют на экологию и заводы по производству асфальтобетонных смесей. Их изготавливают при высоких температурах: битум разогревается до 160–180 градусов, и в атмосферу выбрасываются вредные испарения. Среди них можно найти такие загрязнители, как пыль, содержащая свободный диоксид кремния (кремнезем), сажа, диоксид серы (SO2), оксиды азота (NO, NO2), угарный газ (CO), полиароматические углеводороды (ПАУ). При этом такие заводы обычно размещены недалеко от городов для улучшения логистики по доставке материалов на стройплощадки.

По данным ученых МАДИ, асфальтовое покрытие имеет и другие недостатки, связанные с механическими свойствами. «В летних условиях в результате нагрева при движении автомобилей даже не очень большой массы по одному следу образуется пластическая колея. А затем в дождь она заполняется водой. Возникает процесс аквапланирования, когда автомобиль становится неуправляемым», – рассказал профессор МАДИ Виктор Ушаков. А одна из основных причин ДТП в России – неудовлетворительное состояние дорог. Согласно статистике МВД, почти треть дорожно-транспортных происшествий в России происходит из-за сопутствующего влияния недостатков транспортно-эксплуатационного состояния дорог.

Виктор Ушаков также отмечает низкую несущую способность дорожных одежд с применением асфальтобетона. «Недаром у нас вводятся ограничения движения транспортных средств, особенно в весенний период, когда происходит оттаивание земляного полотна и, как следствие, значительное разрушение конструкций дорожных одежд. Асфальтобетон перестает воспринимать нагрузки, и нам приходится, чтобы не разрушались дороги, ограничивать движение большегрузных автомобилей», – говорит он.

Многие ученые – как, например, в уже упоминавшемся исследовании Йельского университета – рекомендуют вместо асфальтового покрытия везде, где это возможно, использовать бетонное. У цементобетона есть целый ряд важных преимуществ. К примеру, он прочнее и долговечнее: не плавится на жаре и не трескается на холоде. Бетон выдерживает большие нагрузки, благодаря чему такие трассы не деформируются тяжелыми транспортными средствами, не требуется вводить на их движение сезонные ограничения.

Цементобетонные покрытия рассчитаны на срок службы более 30 лет, подчеркнул Виктор Ушаков. В то время как асфальтовое покрытие на крупных магистралях и в городах ремонтируют раз в три года – перекрывают целые участки, что приводит к пробкам, производят большой перерасход энергии, горючего и других материалов.

Цемент не выделяет токсичных газов и полностью перерабатывается. Вдобавок движение по жесткому покрытию бетонных дорог снижает расход топлива на 5–7%. А это значит, что автомобили производят меньше выбросов углекислого газа в атмосферу. «Цементобетонные покрытия не прогибаются под тяжелыми транспортными средствами, поэтому и коэффициент сопротивления качению будет ниже», – пояснил Виктор Ушаков. Все это делает строительство цементобетонных дорог выгодным и экологичным решением. Но пока в России его применяют сравнительно редко.