Основные экологические проблемы городов мира

Основные экологические проблемы городов мира

Министерство образования РФ

КГУ им. Н.А.Некрасова

Кафедра географии

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему:

«Основные экологические проблемы городов мира»

Выполнила: студентка

5 курса 2 группы

факультета естествознания

Веселова Т.А.

Проверил: Комаров В.Н.

Кострома 2002г

Содержание:

Введение. 3

Состояние воздушного бассейна 4

Шумовое загрязнение городов 10

Загрязнение водного бассейна 11

Микроклиматические характеристики городов 14

Зеленые насаждения в городах 15

Проблема городских отходов. 16

Пути решения проблемы 17

Заключение 21

Список использованной литературы 22

Введение.

Экологические проблемы городов, главным образом наиболее крупных из

них, связаны с чрезмерной концентрацией на сравнительно небольших

территориях населения, транспорта и промышленных предприятий, с

образованием антропогенных ландшафтов, очень далеких от состояния

экологического равновесия.

Темпы роста населения мира в 1.5-2.0 раза ниже роста городского

населения, к которому сегодня относится 40% людей планеты. За период 1939 –

1979 гг. население крупных городов выросло в 4, в средних – в 3 и малых – в

2 раза.

Социально-экономическая обстановка привела к неуправляемости процесса

урбанизации во многих странах. Процент городского населения в отдельных

странах равен: Аргентина – 83, Уругвай – 82, Австралия – 75, США – 80,

Япония – 76, Германия – 90, Швеция – 83. Помимо крупных городов-миллионеров

быстро растут городские агломерации или слившиеся города. Таковы Вашингтон-

Бостон и Лос-Анжелес-Сан-Франциско в США; города Рура в Германии; Москва,

Донбасс и Кузбасс в СНГ.

Круговорот вещества и энергии в городах значительно превосходит

таковой в сельской местности. Средняя плотность естественного потока

энергии Земли – 180 Вт/м2, доля антропогенной энергии в нем – 0.1 Вт/м2. В

городах она возрастает до 30-40 и даже до 150 Вт/м2 (Манхэттен).

Над крупными городами атмосфера содержит в 10 раз больше аэрозолей и

в 25 раз больше газов. При этом 60-70% газового загрязнения дает

автомобильный транспорт. Более активная конденсация влаги приводит к

увеличению осадков на 5-10%. Самоочищению атмосферы препятствует снижение

на 10-20% солнечной радиации и скорости ветра.

При малой подвижности воздуха тепловые аномалии над городом охватывают

слои атмосферы в 250-400 м, а контрасты температуры могут достигать 5-6(С.

С ними связаны температурные инверсии, приводящие к повышенному

загрязнению, туманам и смогу.

Города потребляют в 10 и более раз больше воды в расчете на 1

человека, чем сельские районы, а загрязнение водоемов достигает

катастрофических размеров. Объемы сточных вод достигают 1м2 в сутки на

одного человека. Поэтому практически все крупные города испытывают дефицит

водных ресурсов и многие из них получают воду из удаленных источников.

Водоносные горизонты под городами сильно истощены в результате

непрерывных откачек скважинами и колодцами, а кроме того загрязнены на

значительную глубину.

Коренному преобразованию подвергается и почвенный покров городских

территорий. На больших площадях, под магистралями и кварталами, он

физически уничтожается, а в зонах рекреаций – парки, скверы, дворы – сильно

уничтожается, загрязняется бытовыми отходами, вредными веществами из

атмосферы, обогащается тяжелыми металлами, обнаженность почв способствует

водной и ветровой эрозии.

Растительный покров городов обычно практически полностью представлен

“культурными насаждениями” – парками, скверами, газонами, цветниками,

аллеями. Структура антропогенных фитоценозов не соответствует зональным и

региональным типам естественной растительности. Поэтому развитие зеленых

насаждений городов протекает в искусственных условиях, постоянно

поддерживается человеком. Многолетние растения в городах развиваются в

условиях сильного угнетения.

Состояние воздушного бассейна

Для большинства крупных городов характерно чрезвычайно сильное и

интенсивное загрязнение атмосферы. По большинству загрязняющих агентов, а

их в городе насчитывается сотни, можно с уверенностью сказать, что они, как

правило, превышают предельно допустимые концентрации. Более того, поскольку

в городе наблюдается одновременное воздействие множества загрязняющих

агентов, их совместное действие может оказаться еще более значительным.

Широко распространено мнение о том, что с увеличением размеров города

возрастает и концентрация различных загрязняющих веществ в его атмосфере,

однако в действительности, если рассчитывать среднюю концентрацию

загрязнений на всю территорию города, то в многофункциональных городах с

населением более 100 тыс. человек она находится примерно на одном и том же

уровне и с увеличением размеров города практически не возрастает. Это

объясняется тем, что одновременно с увеличением объемов выбросов,

возрастающих пропорционально росту численности населения, расширяется и

площадь городской застройки, которая и выравнивает средние концентрации

загрязнения в атмосфере.

Существенной особенностью крупных городов с населением более 500 тыс.

человек является то, что с увеличением территории города и численности его

жителей в них неуклонно возрастает дифференциация концентраций загрязнения

в различных районах. Наряду с невысокими уровнями концентрации загрязнения

в периферийных районах, она резко увеличивается в зонах крупных

промышленных предприятий и, в особенности в центральных районах. В

последних, несмотря на отсутствие в них крупных промышленных предприятий,

как правило, всегда наблюдаются повышенные концентрации загрязнителей

атмосферы. Это вызывается как тем, что в этих районах наблюдается

интенсивное движение автотранспорта, так и тем, что в центральных районах

атмосферный воздух обычно на несколько градусов выше, чем в периферийных, –

это приводит к появлению над центрами городов восходящих воздушных потоков,

засасывающих загрязненный воздух из промышленных районов, расположенных на

ближней периферии. При анализе процессов загрязнения атмосферы городов

весьма существенно различие между загрязнениями, производимыми

стационарными и мобильными источниками. Как правило, с увеличением размера

города доля мобильных источников загрязнения (в основном автотранспорта) в

общем загрязнении атмосферы возрастает, достигая 60 и даже 70%.

Существующие соотношения между стационарными и мобильными источниками

загрязнения атмосферного воздуха в значительной мере определяют его

характер.

Рассмотрим вначале основные стационарные источники выбросов в

атмосферу. От 60% до 96% эмиссии вредных веществ приходится на производство

энергии

Таблица 1. Выбросы в атмосферу электростанцией мощностью 1000МВт в

год (в тоннах).

| |Выбросы |

|Топливо |Частицы |СО |NOx |SO2 |Углеводоро|

| | | | | |ды |

|Уголь |3000 |2000 |27000 |110000 |400 |

|Нефть |1200 |700 |25000 |37000 |470 |

|Природный |500 |- |20000 |20,4 |34 |

|газ | | | | | |

Конечно, по сравнению с энергетикой глобальное загрязнение

посредством химической промышленности невелико, но это тоже достаточно

ощутимое локальное воздействие. Большинство органических полупродуктов и

конечная продукция, применяемая или производимая в отраслях химической

промышленности, изготавливается из ограниченного числа основных продуктов

нефтехимии. При переработке сырой нефти или природного газа на различных

стадиях процесса, например, перегонке, каталитическом крекинге, удалении

серы и алкилировании, возникают как газообразные, так и растворенные в воде

и сбрасываемые в канализацию отходы. К ним относятся остатки и отходы

технологических процессов, не поддающиеся дальнейшей переработке.

Газообразные выбросы установок перегонки и крекинга при переработке нефти в

основном содержат углеводороды, моноксид углерода, сероводород, аммиак и

оксиды азота. Та часть этих веществ, которую удается собрать в

газоуловителях перед выходом в атмосферу, сжигается в факелах, в результате

чего появляются продукты сгорания углеводородов, моноксид углерода, оксиды

азота и диоксид серы. При сжигании кислотных продуктов алкилирования

образуется фтороводород, поступающий в атмосферу. Также имеют место

неконтролируемые эмиссии, вызванные различными утечками, недостатками в

обслуживании оборудования, нарушениями технологического процесса, авариями,

а также испарением газообразных веществ из технологической системы

водоснабжения и из сточных вод.

Из всех видов химических производств наибольшее загрязнение дают те,

где изготавливаются или используются лаки и краски. Это связано с тем, что

лаки и краски часто изготавливают на основе алкидных и иных полимерных

материалов, а также нитролаков, обычно они содержат большой процент

растворителя. Выбросы антропогенных органических веществ в производствах,

связанных с применением лаков и красок составляет 350 тыс. т в год,

остальные производства химической промышленности в целом выделяют 170 тыс.

т год.

В отличие от стационарных источников загрязнение воздушного бассейна

автотранспортом происходит на небольшой высоте и практически всегда имеет

локальный характер. Так, концентрации загрязнений, производимых

автомобильным транспортом, быстро уменьшаются по мере отдаления от

транспортной магистрали, а при наличии достаточно высоких преград

(например, в закрытых дворах домов) могут снижаться более чем в 10 раз.

В целом выбросы автотранспорта значительно более токсичны, чем

выбросы, производимые стационарными источниками. Наряду с угарным газом,

окислами азота и сажей (у дизельных автомашин) работающий автомобиль

выделяет в окружающую среду более 200 веществ и соединений, обладающих

токсическим действием. Среди них следует выделить соединения тяжелых

металлов и некоторые углеводороды, особенно бензапирен, обладающий

выраженным канцерогенным эффектом.

Несомненно, что в ближайшем будущем загрязнение воздушного бассейна

городов автомобильным транспортом будет представлять наибольшую опасность.

Это объясняется главным образом тем, что в настоящее время еще не

существует кардинальных решений данной проблемы, хотя нет недостатка в

отдельных технических проектах и рекомендациях.

Кратко охарактеризуем основные направления решения проблемы уменьшения

загрязнения окружающей среды автотранспортом.

Совершенствование двигателя внутреннего сгорания.

Это технически вполне реальное направление может снизить удельное

потребление топлива на 10—15%, а также уменьшить объемы выбросов на 15—20%.

Бесспорно, что этот путь может стать весьма эффективным в самое ближайшее

время, поскольку не требует серьезных перестроек ни в автомобилестроении,

ни в системе обслуживания и эксплуатации автомобиля. Здесь следует лишь

учесть то, что реальный экологический эффект этих мероприятий не столь

высок, как представляется на первый взгляд, поскольку, например, снижение

объемов выбросов угарного газа в значительной мере восполняется увеличением

выбросов окислов азота.

Перевод двигателя внутреннего сгорания на газообразное топливо.

Существующий многолетний опыт эксплуатации автомобиля на пропан-

бутановых смесях показывает высокий экологический эффект. В автомобильных

выбросах резко снижается количество угарного газа, тяжелых металлов и

углеводородов, однако уровень выбросов окислов азота остается достаточно

высоким. Кроме того, применение газовых смесей пока возможно лишь на

грузовых автомобилях и требует налаживания системы газозаправочных станций,

поэтому возможности данного решения в настоящее время еще ограничены.

Перевод двигателя внутреннего сгорания на водородное топливо часто

рекламируется как чуть ли не идеальное решение проблемы, однако при этом

часто забывают, что окислы азота образуются и при использовании водорода и

что добыча, горение и транспортировка больших объемов водорода связаны с

большими техническими трудностями, небезопасны и весьма накладны в

экономическом отношении. В городе, насчитывающем несколько сот тысяч

автомобилей, пришлось бы иметь громадные запасы водорода, одно хранение

которых потребовало бы (для обеспечения безопасности населения) отчуждения

громадных территорий. Если учесть при этом, что это дополнялось бы развитой

сетью заправочных станций, то такой город был бы весьма небезопасен для его

жителей. Даже если предположить, что будет найдено экономически приемлемое

решение проблемы хранения водорода (в том числе в самих автомобилях) в

связанном состоянии, то эта проблема, по нашему мнению, едва ли будет

перспективной в ближайшие десятилетия.

Замена автомобиля электромобилем также весьма интенсивно рекламируется

в популярной литературе, однако в настоящее время она столь же мало

реальна, как и предыдущее предложение. Во-первых, даже самые совершенные

аккумуляторы наряду со значительным собственным весом, ухудшающим параметры

автомобиля, требуют для своей зарядки энергии в несколько раз больше, чем

ее затрачивает при равной работе обычный автомобиль. Тем самым

электромобиль, являясь самым расточительным, в энергетическом отношении,

средством транспорта, снижая загрязнение среды в месте своей эксплуатации,

резко увеличивает его в месте производства энергии. Во-вторых, производство

аккумуляторов требует значительного количества ценных цветных металлов,

дефицит которых растет едва ли не быстрее, чем дефицит нефти и газа. И, в-

третьих, электромобиль, практически «чистый» для городской улицы, не

является таковым для самого автомобилиста, поскольку при работе

аккумуляторов происходит постоянное выделение многих токсичных веществ,

которые неизбежно попадают в салон электромобиля. Даже если предположить,

что все вышеуказанные проблемы были бы технически разрешены, следует

учесть, что на перестройку всей автомобильной промышленности, смену

автопарка, перестройку систем обслуживания и эксплуатации транспортных

средств потребовались бы не один десяток лет и несколько десятков, если не

сотен миллиардов долларов. Поэтому аккумуляторный автомобиль едва ли сможет

стать перспективным решением проблемы загрязнения окружающей среды

автотранспортом.

Помимо разобранных выше существуют десятки других технических решений,

многие из которых доводятся до опытных образцов. Среди них есть как

бесперспективные, например автомобиль с маховиковым аккумулятором, который

может хорошо двигаться лишь по идеально ровной и прямой дороге – в

противном случае гироскопический эффект маховика будет серьезно мешать

управлению, так и достаточно перспективные «гибридные» конструкции. Среди

последних весьма любопытна идея грузового троллейбуса с аккумулятором для

межлинейных передвижений, реализация которой, при условии совершенствования

токоприемников и реконструкции токоприводов, может резко уменьшить

загрязнение воздушного бассейна, в особенности в центрах городов.

Помимо совершенствования самих средств транспорта серьезный вклад в

снижение загазованности атмосферы городов могут внести планировочные

мероприятия, мероприятия по совершенствованию управления автомобильными

потоками и мероприятия по рационализации перевозок внутри города. Создание

в городах единой автоматизированной системы управления перевозками может

резко снизить пробег автомобилей в черте города и соответственно уменьшить

загрязнение его воздушного бассейна.

Результатом загрязнения атмосферы становится такое характерное для

множества крупных городов явление, как фотохимический туман (смог)

Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесь газов

и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав

основных компонентов смога входят: озон, оксиды азота и серы,

многочисленные органические соединенияперекисной природы, называемые в

совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате

фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере

высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей,

интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена

воздуха в приземном слое при мощной и, в течение не менее суток,

повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно

сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации

реагирующих веществ. Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и

реже зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает

расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного

Страницы: 1, 2, 3