Экологические проблемы городов 3

--PAGE_BREAK--
Перевод двигателя внутреннего сгорания на водородное топ­ливочасто 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 электромобилемтакже 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.

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.

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 в15 раз. Хромированные покры­тия в тех же условиях разрушаются в2-3 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.
3.3 Воздействие окружающей среды на здоровье городского населения


В большой степени загрязнение атмосферы сказывается на здо­ровье городского населения. Об этом свидетельствуют, в частно­сти, существенные различия в заболеваемости населения в отдель­ных районах одного и того же города.

В подтверждение сказанного приведем данные из работы И. П. Лашневой, изучавшей заболеваемость детей, проживаю­щих в двух районах с разным уровнем загрязненности атмос­ферного воздуха: в одном большое количество промышленных предприятий находится вблизи детских садов, в другом детские учреждения отдалены от основных магистральных путей и источников загрязнения воздуха вредными веществами. Анализ заболе­ваемости показал, что общая острая заболеваемость в первом рай­оне была в1,5 раза выше, чем во втором. Заболеваемость органов дыхания детей возрастных групп (от1 года до6 лет) в первом рай­оне была также в1,5 раза выше, чем во втором районе, а нервной системы и органов чувств– в2-2,5 раза чаще.

Изменение здоровья горожан является не только показателем экологического состояния города, но и важнейшим социально-эко­номическим его следствием, которое должно определять ведущие направления по улучшению качества окружающей среды. В связи с этим весьма важно подчеркнуть, что само здоровье горожан в пределах биологической нормы является функцией от экономи­ческих, социальных (включая психологические) и экологических условий.

В целом на здоровье горожан влияют многие факторы, в осо­бенности характерные черты городского образа жизни – гиподинамия, повышенные нервные нагрузки, транспортная усталость и ряд других, но более всего – загрязнение окружающей среды. Об этом свидетельствуют существенные различия в заболеваемости населения в разных районах одного и того же города.

Наиболее заметные отрицательные последствия загрязнения окружающей среды в крупном городе проявляются в ухудшении здоровья горожан по сравнению с жителями сельской местности. Так, например, проведенное М. С. Бедным и соавторами углуб­ленное изучение заболеваемости отдельных групп городского и сельского населения убедительно показало, что горожане чаще страдают неврозами, заболеваниями сосудов мозга, болезнями центральной нервной системы, органов дыхания, чем сельские жители.

Ярким подтверждением того, что именно загрязнение окру­жающей среды является причиной более высокой заболеваемости городских жителей, могут служить данные работы Е. В. Иро­довой. Автор сопоставил ретроспективные данные о загрязнении атмосферного воздуха токсическими веществами с динамикой за­болеваемости и смертности населения от злокачественных новооб­разований органов дыхания за14 лет. Два крупных города А и Б, которые существенно различались по степени загрязнения атмос­ферного воздуха, по остальным параметрам (климатические усло­вия, численность и возрастная структура населения, уровень меди­цинского обслуживания и другие социально-экономические факто­ры) были вполне идентичны. Город А был более загрязнен серни­стым газом, пылью, фенолом, бензапиреном. Жалобы на ухудше­ние санитарно-бытовых условий жизни в городе А отмечались в2,2 раза чаще, чем у жителей города Б. Заболевания органов дыхания у жителей города А были в1,9 раза чаще, чем города Б, рак лег­кого встречался вдвое чаще (табл.1).
Таблица1

Рост смертности от рака легкого и других злокачественных новообразований в городах А и Б за изучаемый период (за100% приняты стандартизованные показатели смертности в каждом городе за первый период исследований)





Локализация опухолей

По отношению к исходному периоду, в%

город А

город Б

Все злокачественные новообразования

111

69

Все злокачественные новообразования без рака легкого

101,2

65,6

Рак легкого

200

105,2



Необходимо специально отметить и то, что средний срок жизни до заболевания раком легкого среди людей, не имевших контакта с вредными условиями труда на производстве, у жителей города А составил в среднем30 лет, в городе Б – 41 год. Разница в11 лет достоверна статистически (рНо=0,05)

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 превышают90 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.
4.    
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 около20% 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 около1 м3 загрязненных стоков. Поэтому города нуждаются в мощных очистных сооружениях, эксплуатация кото­рых вызывает немалые трудности. Так, при работе станции биоло­гической очистки сточных вод городов образуется около1,5-2 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. 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.
5.    
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 высоте100-150 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 достигать10° С.

Значительная загазованность воздушного бассейна, в свою очередь, приводит к уменьшению инсоляции и сокращению поступ­ления к поверхности земли ультрафиолетового излучения. Это от­рицательно влияет на здоровье горожан, поскольку при понижен­ной инсоляции замедляется выведение из организма ряда токси­ческих веществ, в частности тяжелых металлов и их соединений, помимо этого пониженная инсоляция тормозит синтез в организ­ме ряда важных ферментов. Между тем жители больших городов очень часто, особенно в зимнее время, испытывают дефицит инсо­ляции.

Особо следует сказать о неблагоприятных ветровых режимах, возникающих во многих районах новостроек со свободной за­стройкой. Хорошо известно, что перепады атмосферного давления, в особенности его снижение, весьма неблагоприятно сказываются на самочувствии людей, страдающих сердечно-сосудистыми забо­леваниями. Вместе с тем во многих районах новостроек из-за не­рациональной планировки кварталов в отдельных их точках могут наблюдаться местные падения атмосферного давления. Так, в не­больших промежутках между двумя крупными домами при опре­деленных направлениях ветра скорость ветровых потоков может значительно возрастать. Согласно законам аэродинамики в этих точках происходит местное падение атмосферного давления (до десятков миллибар), которое с внутренней стороны квартала при­обретает пульсирующий характер (частота около5-6 Гц). Зона подобного пульсирующего давления распространяется на15-20м в стороны от промежутка между домами. Сходное, хотя и менее четко выраженное положение наблюдается и на верхних этажах зданий с плоской кровлей. Излишне говорить, что пребывание в этих зонах людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболева­ниями, может отрицательно влиять на их здоровье.

Решение данной проблемы постоянно требует проведения в районах новостроек комплекса мер по нормализации ветрового режима в отдельных микрорайонах за счет более рациональной планировки кварталов, строительства ветрозащитных сооружений и высадки зеленых насаждений.
5.1 Зеленые насаждения в городах


Наличие в городах зеленых насаждений является одним из наиболее благоприятных экологических факторов. Зеленые насаж­дения активно очищают атмосферу, кондиционируют воздух, сни­жают уровень шумов, препятствуют возникновению неблагоприят­ных ветровых режимов, кроме того, зелень в городах благотворно действует на эмоциональное состояние человека. При этом зеле­ные насаждения должны быть максимально приближены к месту жительства человека, только тогда они могут оказывать макси­мальный положительный экологический эффект.

Однако в городах зеленые насаждения расположены крайне неравномерно. Так, в Ленинграде при общей обеспеченности зеле­ными насаждениями около20 м2 на одного жителя степень обес­печенности населения зелеными насаждениями колеблется в пределах от31,5 м2 на жителя в северо-западных районах до5 м2— в центральных. Понятно, что в центральных районах городов практически невозможно отыскать более или менее значительные площади для расширения зеленых насаждений, тем более следует максимально использовать имеющиеся возможности. Здесь наибо­лее перспективным является развитие вертикального озеленения, возможности которого весьма широки.

Зеленое строительство в районах новостроек также сопряжено с немалыми трудностями как технического, так и экономического характера. Стоимость озеленения1 га территории обходится в среднем в20 тыс. руб., а устройство газона на той же территории – 6 тыс. руб. Озеленение мелких участков стоит еще дороже, достигая10-15 тыс. руб. за1 м2. Ясно, что в последнем случае де­шевле и проще асфальтировать дворовую территорию, чем озеле­нять ее. В техническом отношении зеленое строительство затруд­няется захламленностью территории новостроек и захораниванием в почве отходов строительства. Однако максимально возможное озеленение городских территорий относится к числу наиболее важ­ных экологических мероприятий в городах.

Завершая разбор основных факторов, формирующих экологи­ческое состояние в городах, остановимся еще на одной проблеме, непосредственно связанной с экологией человека. Выше указыва­лись факторы, формирующие окружающую среду городов, между тем взрослый житель крупного города в будний день подавляющую часть времени проводит в замкнутых пространствах– 9 час. на работе,10-12 – дома и не менее часа в транспорте, магазинах и других общественных местах и, таким образом, непосредственно соприкасается с окружающей средой города приблизительно2-3 часа в день. Этот факт заставляет обратить особенно серьезное внимание на экологические характеристики производственной и жилой сред.

Создание в замкнутых пространствах комфортных условий и прежде всего очищенного кондиционированного воздуха и понижен­ного уровня шумов может значительно уменьшить отрицательное влияние городской среды на здоровье человека, да и мероприятия эти требуют относительно небольших материальных затрат. Ре­шению этого вопроса, однако, пока еще уделяется недостаточно внимания. В частности, даже в новейших проектах жилых домов часто не предусматриваются конструктивные возможности уста­новки кондиционеров и воздушных фильтров. Помимо этого, в пределах самой жилой среды действует немало факторов, влия­ющих на ее качество. К ним следует отнести газовые кухни, зна­чительно повышающие загазованность жилой среды, пониженную влажность воздуха (при наличии центрального отопления), нали­чие значительного количества разнообразных аллергенов– в ков­рах, мягкой мебели и даже в теплоизолирующих материалах, употребляемых при строительстве, и многие другие факторы. От­рицательные последствия всего указанного выше должны не толь­ко предусматриваться при новом строительстве и капитальном ре­монте, но и требуются активные действия по улучшению качества жилой среды от каждого горожанина.
    продолжение
--PAGE_BREAK--