Общие экологические проблемы городов мира

Общие экологические проблемы городов мира.

Экологические проблемы городов, главным образом наиболее крупных из них, связаны с чрезмерной концентрацией на сравнительно небольших территориях населения, транспорта и промышленных предприятий, с образованием антропоген-ных 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. населе-ние 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 стра-нах 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 Куз-басс 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 ра-диации 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 практиче-ски все крупные города испытывают дефицит водных ресурсов и многие из них по-лучают воду из удаленных источников.

Водоносные горизонты под городами сильно истощены в результате непре-рывных откачек скважинами и колодцами, а кроме того загрязнены на значитель-ную глубину.

Коренному преобразованию подвергается и почвенный покров городских тер-риторий. 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, обогащает-ся тяжелыми металлами, обнаженность почв способствует водной и ветровой эро-зии.

Растительный покров городов обычно практически полностью представлен “культурными насаждениями” – парками, скверами, газонами, цветниками, аллеями. Структура антропогенных фитоценозов не соответствует зональным и региональ-ным типам естественной растительности. Поэтому развитие зеленых насаждений городов протекает в искусственных условиях, постоянно поддерживается челове-ком. Многолетние растения в городах развиваются в условиях сильного угнетения.

Состояние воздушного бассейна

Для большинства крупных городов характерно чрезвычайно сильное и интен-сивное загрязнение атмосферы. По большинству за¬грязняющих агентов, а их в горо-де насчитывается сотни, можно с уверенностью сказать, что они, как правило, пре-вышают предель¬но допустимые концентрации. Более того, поскольку в городе на¬блюдается одновременное воздействие множества загрязняющих агентов, их совме-стное действие может оказаться еще более значи¬тельным. Широко распространено мнение о том, что с увеличе¬нием размеров города возрастает и концентрация раз-личных за¬грязняющих веществ в его атмосфере, однако в действительности, если рассчитывать среднюю концентрацию загрязнений на всю территорию города, то в многофункциональных городах с населе¬нием 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 вы-бросов, возрастающих пропорционально росту числен¬ности населения, расширяется и площадь городской застройки, ко¬торая и выравнивает средние концентрации за-грязнения в атмос¬фере.

Существенной особенностью крупных городов с населением более 500 тыс. человек является то, что с увеличением территории города и численности его жите-лей в них неуклонно возрастает дифференциация концентраций загрязнения в раз-личных районах. Наряду с невысокими уровнями концентрации загрязнения в пери¬ферийных районах, она резко увеличивается в зонах крупных про¬мышленных пред-приятий и, в особенности в центральных районах. В последних, несмотря на отсут-ствие в них крупных промышлен¬ных предприятий, как правило, всегда наблюдают-ся повышенные концентрации загрязнителей атмосферы. Это вызывается как тем, что в этих районах наблюдается интенсивное движение автотранс¬порта, так и тем, что в центральных районах атмосферный воздух обычно на несколько градусов вы-ше, чем в периферийных, – это приводит к появлению над центрами городов восхо-дящих воз¬душных потоков, засасывающих загрязненный воздух из промыш¬ленных районов, расположенных на ближней периферии. При ана¬лизе процессов загрязне-ния атмосферы городов весьма существен¬но различие между загрязнениями, произ-водимыми стационар¬ными и мобильными источниками. Как правило, с увеличением размера города доля мобильных источников загрязнения (в ос¬новном автотранспор-та) в общем загрязнении атмосферы возра¬стает, достигая 60 и даже 70%.

Существующие соотношения между стационарными и мобиль¬ными источни-ками загрязнения атмосферного воздуха в значи¬тельной мере определяют его харак-тер.

Рассмотрим вначале основные стационарные источники выбросов в атмосфе-ру. 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 Углеводо-роды

Уголь

3000 2000 27000 110000 400

Нефть

1200 700 25000 37000 470

Природ-ный газ 500 - 20000 20,4 34

Конечно, по сравнению с энергетикой глобальное загрязнение посредством химической промышленности невелико, но это тоже достаточно ощутимое локаль-ное воздействие. Большинство органических полупродуктов и конечная продукция, применяемая или производимая в отраслях химической промышленности, изготав-ливается из ограниченного числа основных продуктов нефтехимии. При переработ-ке сырой нефти или природного газа на различных стадиях процесса, например, пе-регонке, 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 даль-нейшей переработке.

Газообразные выбросы установок перегонки и крекинга при переработке нефти в основном содержат углеводороды, моноксид углерода, сероводород, аммиак и окси-ды 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, посту-пающий 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 ав-тотранспортом происходит на небольшой высоте и практически всегда имеет ло-кальный характер. Так, концентрации загрязнений, производимых автомобильным транспортом, быстро уменьшаются по мере отдаления от транспортной магистрали, а при наличии достаточно высоких преград (например, в закры¬тых 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 автома¬шин) работающий автомобиль выделяет в окру-жающую среду бо¬лее 200 веществ и соединений, обладающих токсическим дейст¬вием. Среди них следует выделить соединения тяжелых металлов и некоторые угле-водороды, особенно бензапирен, обладающий вы¬раженным канцерогенным эффек-том.

Несомненно, что в ближайшем будущем загрязнение воздуш¬ного бассейна го-родов автомобильным транспортом будет пред¬ставлять наибольшую опасность. Это объясняется главным обра¬зом тем, что в настоящее время еще не существует карди-нальных решений данной проблемы, хотя нет недостатка в отдельных тех¬нических проектах и рекомендациях.

Кратко охарактеризуем ос¬новные направления решения проблемы уменьше-ния загрязнения окружающей среды автотранспортом.

Совершенствование двигателя внутреннего