Основные экологические проблемы городов мира

кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон.

Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в

молекулярный кислород, а оксид азота - в диоксид. Но этого не

происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов,

которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул

и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы

диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона.

Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно

накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою

очередь озон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются

различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для

фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так

называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной

способностью. Такие смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-

Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему

физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для

дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной

смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.

Характеризуя загрязнение воздушного бассейна города, необходимо

упомянуть о том, что оно подвержено заметным колебаниям, вызываемым как

погодными условиями, так и режимом работы предприятия и автотранспорта.

Как правило, загазованность атмосферы днем больше, чем ночью, зимой

больше, чем летом, но и здесь встречаются исключения, связанные, например,

с фотохимическим смогом в летнее время или образованием над городом

застойных масс загрязненного воздуха в ночное время. Для городов,

расположенных в различных климатических зонах и находящихся в специфических

ландшафтных условиях, характерны различные типы критических ситуаций, во

время которых загазованность атмосферы может достигать критических

значений, но во всех случаях они связываются с продолжительной безветренной

погодой.

Загрязнение атмосферного воздуха является самой серьезной

экологической проблемой современного города, оно наносит значительный ущерб

здоровью горожан, материально-техническим объектам, расположенным в городе

(зданиям, объектам, сооружениям, промышленному и транспортному

оборудованию, коммуникациям, промышленной продукции, сырью и

полуфабрикатам) и зеленым насаждениям.

Многие техногенные вещества, попадающие в воздушную среду городов,

являются опасными загрязнителями. Они наносят ущерб здоровью людей, живой

природе, материальным ценностям. Некоторые из них в силу длительного

существования в атмосфере переносятся на большие расстояния, из-за чего

проблема загрязнения превращается из локальной в международную. В основном

это касается загрязнений окислами серы и азота. Быстрое накопление этих

загрязнителей в атмосфере Северного полушария (годовой прирост 5%) породило

такое явление, как кислые и подкисленные осадки. Они подавляют

биологическую продуктивность почв и водоемов, особенно тех из них, которые

обладают собственной высокой кислотностью. Разберем для примера лишь

воздействие загрязнения воздушного бассейна на материально-технические

объекты только одним компонентом – сернистым газом, выбрасываемым в

атмосферу городов при сжигании топлива.

Как показывают многочисленные исследования, повышенная концентрация

сернистого газа в воздухе резко увеличивает коррозию металлов. Так, по

данным шведских исследователей, особенно интенсивной является коррозия

углеродистой стали в городах со значительным увлажнением воздуха и в

особенности прилегающих к морским побережьям. Так, в Стокгольме наблюдается

увеличение скорости коррозии в сравнении с Кируной, находящейся в

субарктической зоне, более чем в 15 раз. Хромированные покрытия в тех же

условиях разрушаются в 2-3 раза быстрее.

Легко заметить, что с удорожанием стоимости промышленного оборудования

и промышленной продукции ущерб, наносимый загрязнением воздушного бассейна,

будет неуклонно возрастать. Более того, оказывается, что уже сейчас целый

ряд наиболее передовых отраслей промышленности, таких как электроника,

точное машиностроение и приборостроение, испытывают серьезные затруднения в

своем развитии на территории городов. Предприятиям этих отраслей приходится

затрачивать немалые средства на очистку воздуха, поступающего в цеха, и,

несмотря на это, на производствах, расположенных в крупных городах,

нарушения технологии, вызванные загрязнением воздушного бассейна, учащаются

с каждым годом. Но даже если в цехах при производстве высокоточной и

высококондиционной продукции можно создать условия, близкие к идеальным,

то, выходя за пределы цеха, она начинает подвергаться разрушающему

воздействию загрязняющих веществ и может быстро терять свое качество.

Таким образом, загрязнение воздушного бассейна становится реальным

тормозом научно-технического прогресса в городах, действие которого будет

постоянно усиливаться по мере повышения требований к чистоте технологий,

росту точности промышленного оборудования и распространению

микроминиатюризации.

Подобный же рост ущерба наблюдается при ускоренном разрушении фасадов

зданий в загрязненной атмосфере городов.

Шумовое загрязнение городов

Наряду с загрязнением воздушного бассейна на здоровье человека

отрицательно сказываются многие другие факторы окружающей среды городов.

Шумовое загрязнение в городах практически всегда имеет локальный

характер и преимущественно вызывается средствами транспорта – городского,

железнодорожного и авиационного. Уже сейчас на главных магистралях крупных

городов уровни шумов превышают 90 дБ и имеют тенденцию к усилению ежегодно

на 0,5 дБ, что является наибольшей опасностью для окружающей среды в

районах оживленных транспортных магистралей. Как показывают исследования

медиков, повышенные уровни шумов способствуют развитию нервно-психических

заболеваний и гипертонической болезни. Борьба с шумом, в центральных

районах городов затрудняется плотностью сложившейся застройки, из-за

которой невозможно строительство шумозащитных экранов, расширение

магистралей и высадка деревьев, снижающих на дорогах уровни шумов. Таким

образом, наиболее перспективными решениями этой проблемы являются снижение

собственных шумов транспортных средств (особенно трамвая) и применение в

зданиях, выходящих на наиболее оживленные магистрали, новых шумопоглощающих

материалов, вертикального озеленения домов и тройного остекления окон (с

одновременным применением принудительной вентиляции).

Особую проблему составляет увеличение уровня вибрации в городских

районах, главным источником чего является транспорт. Данная проблема мало

исследована, однако несомненно, что ее значение будет возрастать. Вибрация

способствует более быстрому износу и разрушению зданий и сооружений, но

самое существенное, что она может отрицательно влиять на наиболее точные

технологические процессы. Особенно важно подчеркнуть, что наибольший вред

вибрация приносит передовым отраслям промышленности и соответственно ее

рост может оказывать ограничивающее влияние на возможности научно-

технического прогресса в городах.

Загрязнение водного бассейна

Загрязнение водного бассейна в городах следует рассматривать в двух

аспектах – загрязнение воды в зоне водопотребления и загрязнение водного

бассейна в черте города за счет его стоков.

Загрязнение воды в зоне водопотребления является серьезным фактором,

ухудшающим экологическое состояние городов. Оно производится как за счет

сброса части неочищенных стоков городов и предприятий, расположенных выше

зоны водозабора данного города и загрязнения воды речным транспортом, так и

за счет попадания в водоемы части удобрений и ядохимикатов, вносимых на

поля. Причем, если с первыми видами загрязнения можно путем строительства

очистных сооружений бороться эффективно, то предотвратить загрязнение

водного бассейна, производимое сельскохозяйственными мероприятиями, очень

сложно. В зонах повышенного увлажнения около 20% удобрений и ядохимикатов,

вносимых в почву, попадает в водотоки. Это, в свою очередь, может приводить

к эвтрофикации водоемов, которая еще больше ухудшает качество воды.

Важно заметить, что водоочистные сооружения водопроводов не в

состоянии очистить питьевую воду от растворов указанных веществ, поэтому

питьевая вода может содержать их в себе в повышенных концентрациях и

отрицательно повлиять на здоровье человека. Рост химизации сельского

хозяйства неизбежно будет приводить к увеличению количества удобрений и

ядохимикатов, вносимых в почву, и соответственно с этим их концентрация в

воде будет увеличиваться.

Борьба с таким видом загрязнений требует использования удобрений и

ядохимикатов в зонах водосбора исключительно в гранулированной форме,

разработки и внедрения быстроразлагающихся ядохимикатов, а также

биологических методов защиты растений.

Города также являются мощными источниками загрязнения водного

бассейна. В крупных городах в расчете на одного жителя (с учетом

загрязненных поверхностных стоков) ежесуточно сбрасывается в водоемы около

1 м3 загрязненных стоков. Поэтому города нуждаются в мощных очистных

сооружениях.

Еще в Древнем Риме строили акведуки для снабжения свежей водой и

“Cloaca maxima” - канализационную сеть, бассейна отстойника и тем самым

предотвращение засорения канализации и образования продуктов гниения

(“дортмундские колодцы” и “ эмские колодцы”).

Другим методом обезвреживания сточных вод была их очистка с помощью

полей орошения, т. е. спуск сточных вод на специально подготовленные поля.

При Однако лишь в середине прошлого столетия начались разработка методов

очистки сточных вод и систематическое строительство канализационных сетей в

городах.

Сначала были созданы установки механической очистки. Сущность этой

очистки заключалась в осаждении находящихся в сточных водах твердых частиц

на дно, при просачивании через песчаный грунт сточные воды

отфильтровывались и осветлялись. И только после открытия в 1914 г.

Биологического (живого) ила

появилась возможность разработки современных технологий очистки сточных

вод, включающих в себя возврат (рецикл) биологического ила в новую порцию

сточных вод и одновременную аэрацию суспензии. Все методы очистки сточных

вод, разработанные в последующие годы и до настоящего времени, не содержат

никаких существенно новых решений, а лишь оптимизируют разработанный ранее

метод, ограничиваясь различными комбинациями известных стадий

технологического процесса. Исключение составляют физико-химические методы

очистки, в которых используются физические методы и химические реакции,

специально подобранные для удаления веществ, содержащихся в сточных водах

(табл. 2).

Сточные воды предприятий (например, нефтеперерабатывающих) вначале

подвергаются физико-химической очистке, а затем биологической. Содержание

вредных веществ в сточных водах, поступающих на биологическую очистку не

должно превышать определенных значений (табл. 3).

Таблица 2. Физико-химическая очистка сточных вод

|1 |Нейтрализация |

|2 |Флокуляция (объединение коллоидных частиц в рыхлые хлопьевидные |

| |агрегаты) и осаждение |

|3 |Умягчение сточных вод |

|4 |Очистка скребками и перегонка |

|5 |Адсорбция, ионный обмен, экстракция |

|6 |Обратный осмос и ультрафильтрация |

|7 |Удаление аммиака |

| |биологические методы (нитрификация) |

| |физико-химические методы (очистка, ионный обмен, обратный осмос, |

| |отгонка с паром) |

|8 |Окислительная очистка сточных вод |

| |сжигание |

| |влажное окисление |

| |H2O2 / Fe2+ (реагент Фентона) |

| |O3 (озонирование) |

Таблица 3. Предельные значения концентрации загрязняющих веществ в

сточных водах нефтеперегонных заводов, направляемых на биологическую

очистку

|Вещества и параметры |Предельные значения |

|Масла и жиры |( 75 мг / л |

|Сульфиды |( 200 мг / л |

|Осаждаемые вещества |( 125 мг / л |

|Тяжелые металлы (например, Ni, |Менее предела токсичности для |

|Cr) |организмов |

|PH |5 -9 |

|Температура |( 36 оС |

Таблица 4. Усредненные характеристики просачивающихся вод из хранилищ

(свалок) городского бытового мусора (через 6-8 лет после закладки на

хранение)

|Значение pH |6,5 - 9,0 |

|Сухой остаток |20000 мл / л |

|Нерастворимые вещества |2000 мг / л |

|Электрическая проводимость (20 оС) |20000 мкСм / см|

|Неорганические компоненты | |

|Соединения щелочных и щелочноземельных металлов (в |8000 мг / л |

|расчете на металл) | |

|Соединения тяжелых металлов (в расчете на металл) |10 мг / л |

|Соединения железа (общее Fe) |1000 мг / л |

|NH4 |1000 мг / л |

|SO2- |1500 мг / л |

|HCO3 |10000 мг / л |

|Органические компоненты | |

|БПК (биохимическое потребление кислорода за 5 |4000 мг / л |

|суток) | |

|ХПК (химическое потребление кислорода) |6000 мг / л |

|Фенол |50 мг / л |

|Детергент |50 мг / л |

|Вещества, экстрагируемые метиленхлоридом |600 мг / л |

|Органические кислоты отгоняемые водяным паром (в |1000 мг / л |

|расчете на уксусную кислоту) | |

Но эксплуатация многих станций на основе ила связано со значительными

трудностями. Так, при работе станции биологической очистки сточных вод

городов образуется около 1,5-2 т отработанного ила в год в расчете на

одного жителя. Использование этого ила в качестве удобрения для столовых

сельскохозяйственных культур недопустимо, так как он содержит в себе

большое количество токсических веществ, не подлежащих разложению. В

настоящее время такой ил складируется на суше, занимая значительные

территории, и вызывает загрязнение почвенных вод. Причем из ила, прежде

всего, вымываются наиболее токсические элементы, содержащие соединения

тяжелых металлов, представляющие особую опасность для биосферы. Тяжелые

металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи

более высокоорганизованным организмам. Из металлов наиболее токсичными

являются ртуть, медь, цинк, а также кадмий.

Наиболее перспективным решением этой проблемы является внедрение в

практику технологических систем, предусматривающих получение из ила газа с

последующим сжиганием остатков иловой массы.

Особую проблему представляет проникновение загрязненных поверхностных

стоков в подпочвенные воды. Поверхностные стоки городов всегда имеют

повышенную кислотность. Если под городом располагаются меловые отложения и

известняки, проникновение в них закисленных вод неизбежно приводит к

возникновению антропогенного карста. Пустоты, образующиеся в результате

антропогенного карста непосредственно под городом, могут представлять

серьезную угрозу для зданий и сооружений, поэтому в городах, в которых

существует реальный риск его возникновения, необходима специальная

геологическая служба по прогнозу и предотвращению его последствий.

Микроклиматические характеристики городов

Хозяйственная деятельность, планировка жилых кварталов, ограниченное

количество зеленых насаждений приводят к тому, что в городах, особенно

крупных, складывается свой микроклимат, который в целом ухудшает его

экологические характеристики.

В безветренные дни над крупными городами на высоте 100-150 м может

образовываться слой температурной инверсии, который задерживает

загрязненные массы воздуха над территорией города. Это наряду со

значительными тепловыми выбросами и интенсивным нагревом каменных,

кирпичных и железобетонных сооружений приводит к нагреву центральных

районов города. В зимние безветренные дни перепад температур воздуха между

центром и окраинами Петербурга может достигать 10° С.

Значительная загазованность воздушного бассейна, в свою очередь,

Страницы: 1, 2, 3