Градостроительная экология _ Маслов Н.В.. Глава Основы градостроительной экологии
 Скачать 11.35 Mb.
|
|
Т а б л и ц а 2 . 5 Загрязняющие вещества Объем выбросов, тыс. т/сут, от автомашин с двигателями бензиновыми дизельными всего СО 3,21 0,34 3,55 СН 0,58 0,15 0,73 NO x 0,18 0,09 0,27 Сажа 0,004 0,04 0,044 Итого 3,98 0,62 4,60 Атмосфера является самой подвижной средой биосферы. Массы воз- духа не только стоят «шапками» над городами, но и переносятся ветрами на большие расстояния. В зависимости от метеорологических условий ло- кальные очаги загрязнения могут влиять на экологическую обстановку в целых регионах. Поэтому, решая проблемы строительства и реконструк- ции городов, градостроители рассматривают вопросы экологии и охраны среды в глобальных масштабах (на уровне континентов, группы и отдель- ных стран). Внутри страны их решают на разных территориальных уров- нях: регионов, их административно-хозяйственных районов, агломераций, городов и их районов. Процессы загрязнения атмосферы обычно регулируются путем со- кращения выбросов от их источников. Для этого разработаны специаль- ные нормы ПДК различных соединений, которые могут присутствовать в воздушном бассейне. Состояние атмосферы отражают на картах. По состоянию воздушного бассейна территории делят на три группы: 1) с благоприятными условия- ми; 2) условно благоприятными; 3) неблагоприятными. На рис. 2.3 показа- на карта состояния воздушного бассейна, где условными обозначениями выделены эти зоны. Продолжение табл. 2.4 32 Рис. 2.3. Оценка территории по состоянию атмосферы: 1 – зоны с неблагоприятными условиями (ПДК > 1); 2 – то же, с условно благоприятными условиями (ПДК ≥ 1); 3 – то же, с благоприятными условиями (ПДК < 0,5) 2.2. ГОРОДА И БИОТИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ ПРИРОДЫ Биота — живое вещество природы — это зеленые насаждения суши и гидросферы, животный мир и население планеты. Биота занимает важное место в глобальном круговороте веществ и энергии. Зеленые насаждения под воздействием солнечного света поглощают воду, углекислоту и минеральные вещества, образуя углеводы и кислород. Животный мир является стимулятором биосферных процессов, что объяс- няется высокой активностью энергетических процессов у животных, их подвижностью и разнообразием видов. Влияние человека на природную среду трудно переоценить, и эта кни- га посвящена проблеме существования экосистем, объединяющих приро- ду и искусственно созданные материальные компоненты деятельности людей. Городское население испытывает двоякое влияние урбанизации. С одной стороны, развитие городских структур обеспечивает рабочие места. За счет обеспечения благоустроенным жилищем, развития служб быта и отдыха, создания многофункциональных инженерных и транспортных си- стем неуклонно повышается комфортность жизни. С другой стороны, ур- банизация влечет за собой интенсивное давление на природу, нарушает 33 природное равновесие. Естественный баланс нарушается и в человеческой популяции. Урба- низация стимулирует приток сельского населения, вынужденного в городе менять традиционный уклад жизни. К тому же ведет градостроительное освоение слаборазвитых, ранее экстенсивно использовавшихся регионов. У коренного населения нарушается привычный стереотип жизнедеятель- ности. Люди поневоле включаются в новую социальную среду. Сложность адаптации к жизни на территориях с большой плотностью населения — еще одна проблема градостроительства. Переуплотнение влечет за собой экологические последствия психологического характера. Они наблюдаются даже у коренных горожан. Урбанизация является причиной роста заболеваемости. Жители горо- дов в 1,5—2 раза чаще, чем селяне, страдают болезнями нервной системы, органов кровообращения и дыхательных путей. При этом выходцы из села больше подвержены этим болезням, чем коренные горожане. Негативные факторы, влияющие на здоровье, объединяют в четыре группы. Эти факторы делят на климатические, энергетические, химиче- ские, физические и биологические. Климатические факторы — важнейшая характеристика городской среды. Состояние микроклимата в значительной степени определяется ан- тропогенным воздействием на окружающую среду и прежде всего загряз- нением. Пыль, туман и смог препятствуют инсоляции. Уменьшается освещен- ность поверхностей, сокращается световая радиация солнечными лучами, уничтожающими болезнетворные микроорганизмы. Частота прямого сол- нечного облучения, т.е. количество солнечных дней в году, влияет на че- ловеческий организм. Лучи солнца повышают жизненный тонус у людей, живущих в средней полосе страны. Температурный режим воздуха является одним из важных компонен- тов микроклимата. В крупных городах среднегодовая температура на не- сколько градусов выше, чем за их пределами. Причины этого явления — аккумуляция тепла застройкой, скапливание в атмосфере пыли и углекис- лого газа (диоксида углерода), которые создают парниковый эффект. Кро- ме того, в застройке ниже скорость ветра, больше безветренных дней. Наиболее высокая температура характерна для центра города. На пе- риферии она несколько ниже. В летнее время в городах образуются так называемые островки жары, поскольку в застройке скорости ветра падают, ниже давление. Жара и застойные явления могут стать причиной тяжелых сердечно-сосудистых заболеваний, приступов и даже смерти. В особо тя- желых случаях, при температуре воздуха более 40°С, смертность возрас- 34 тает в два-три раза. Ультрафиолетовая солнечная радиация в городах в среднем на 20% ниже, чем на окружающей территории, что отрицательно сказывается на самочувствии людей. Появляются усталость и раздражительность, ухуд- шается обмен веществ и др. Поскольку ультрафиолетовые лучи убивают микробы, то при недоста- точности облучения солнцем возрастает бактериальная загрязненность воздуха. Понижается его относительная влажность, растет число дней с туманами и возрастает риск появления смогов. Энергетическая составляющая человеческой деятельности — это признак эффективности природопользования. С ростом технических воз- можностей общества требования к среде обитания повышаются. Людям нужно все больше полезной продукции и услуг, а на их производство необходима энергия, затраты на которую растут (рис. 2.4). Рис. 2.4. Среднегодовое потребление энергии одним человеком на различных этапах эво- люции человеческого общества: 1 – приготовление пищи; 2 – домашняя работа и услуги, включая бытовые, торговлю, обра- зование и т.д.; 3 – промышленность и сельское хозяйство; 4 – транспорт Энергетическая составляющая приобретает значение ведущего эколо- гического показателя жизнедеятельности общества, поэтому в промыш- ленно развитых странах производители задумались об экономичных тех- нологиях. В результате в этих странах неуклонно сокращаются удельные затраты энергии на единицу валового национального продукта (ВНП). Так, в последнее десятилетие ВНП возрос на 20—25%, в то время как по- требление энергии — всего на 1,5—2%. 35 Химические факторы есть следствие антропогенного, в том числе техногенного загрязнения городской среды. Химическое загрязнение вредно воздействует практически на все жизненно важные органы челове- ка. В экологически неблагополучных городах риск заболевания органов дыхания составляет 20%, кровообращения — 9%, психических рас- стройств — 8%. Городской транспорт является одним из основных загрязнителей ат- мосферы и гидросферы, что весьма существенно влияет на состояние го- рожан. В крупных и крупнейших городах на долю автомобилей приходит- ся около 70% выбросов от всех транспортных средств (включая железно- дорожные, воздушные, водные средства, сельскохозяйственные и строи- тельные самоходные машины). Основой источник загрязнения — это двигатели на бензине и, особен- но, дизельном топливе. Переход на газообразные энергоносители снижает риск деградации городской среды. В последнее время наблюдается резкое увеличение парка индивиду- ального автотранспорта. Количество машин на душу населения скачкооб- разно растет. Это особенно заметно в крупных городах. Так, в Москве с конца 80-х годов XX в. парк автомашин вырос втрое и составляет пример- но 400—500 экипажей на 1 тыс. жителей. На некоторых магистралях и даже в целых районах города воздушный бассейн находится в кризисном состоянии. Концентрация газообразных выбросов во много раз превышает ПДК. Наибольшую опасность представляют углерод, свинец, оксиды азота и озон. Углерод оказывает негативное влияние на сердечно-сосудистую си- стему. При хроническом отравлении свинцом возникают расстройства нервной системы. Оксиды азота и озон вызывают различные заболевания легких. Автотранспорт выделяет и канцерогены, обладающие мутагенны- ми свойствами. Влияние городского электрического транспорта не так катастрофично. Однако и он загрязняет городскую среду смазочными маслами, нефтепро- дуктами и др. Электрический ток оказывает влияние на горожан, что рас- крыто в тексте, посвященном физическим факторам. Жилищно-коммунальное хозяйство также является одной из причин загрязнения городской среды. Кроме того, жилищно-бытовые комплексы и коммунальные предприятия используют многие природные ресурсы, прежде всего воду. Проблема централизованного обеспечения населения питьевой водой в настоящее время стала одной из основных. Сейчас водопроводом обес- печено 99% городов Росси и 81% поселков. Источником централизованно- 36 го водоснабжения на 68% служат поверхностные водоемы и на 32% — подземные водоносные горизонты. Практически вся территориальная гидросфера в той или иной степени подвержена воздействию вредных антропогенных факторов, поэтому в настоящее время подаваемую воду приходится предварительно подготав- ливать. Обеззараживанию и удалению избыточных примесей подвергают 90% поверхностных водозаборов и почти 30% подземных. Однако по мере избыточного загрязнения, имеющего место в последнее время, применяе- мые технологии обработки воды оказываются недостаточно эффективны- ми. Возникает настоятельная необходимость в оборудовании новых поко- лений, его оснащения автоматическими приборами контроля и управле- ния. С другой стороны, деятельность жилищно-коммунального хозяйства расточительна. На свои нужды коммунальные предприятия — потребите- ли воды расходуют ее в 1,5—2 раза больше, чем предусмотрено нормати- вами. Другая проблема коммунального хозяйства — это очистка стоков хо- зяйственно-бытовой канализации. В России они огромны и составляют 60,3 млн. м 3 /сут. Около 60% очистных сооружений перегружено, дефицит мощностей достигает 9 млн. м 3 /сут, или почти 15%. На многих станциях очистки канализационные стоки очищают всего на 85—90%, что явно не- достаточно. Целый ряд очистных сооружений в России исчерпали свой ресурс долговечности, поскольку эксплуатируются 30 лет и более. Необходима их реконструкция, замена и строительство дополнительных объектов очистки канализационных стоков. Для многих городов страны большую проблему представляет утили- зация твердых осадков сточных вод, особенно при совмещении хозяй- ственно-питьевой и промышленной канализации с ливнестоками. Наличие в осадках загрязняющих веществ промышленного или автотранспортного происхождения не позволяет использовать осадок для удобрения, поэтому утилизируют только 2—3% сухого вещества, остальной осадок складиру- ют на иловых площадках, которые являются загрязнителем природной среды. Складирование твердых бытовых отходов (ТБО) — еще одна пробле- ма городов. В настоящее время на одного горожанина в год накапливается примерно 1,5—2 м 3 ТБО. Предприятия коммунального хозяйства ежегод- но вывозят более 120 млн. м 3 таких отходов. Свалками заняты большие территории. В стране их общая площадь превышает 14 тыс. га. Твердые бытовые отходы складируют на свалках, сжигают или пере- 37 рабатывают. Современные способы основаны на сортировке, отделении органических веществ и пластмасс от неорганических, стекла и металлов. Это позволяет использовать полезное вторичное сырье, получаемое в ре- зультате регенерации некоторых составляющих, например черных и цвет- ных металлов, других ценных компонентов, необходимых для промыш- ленности. В некоторых крупных городах построены мусоросжигательные заво- ды, где органику сжигают, получая тепловую энергию. При этом получа- ют прокаленные отходы, часть которых используют, а канцерогенные складируют на полигонах. Термический способ переработки отходов экологичнее традиционного складирования на свалках и полигонах, поскольку заводы по переработке ТБО оснащают установками биотермической обработки. Отделяют и вредные примеси, получают компост, который можно использовать как удобрение. Градообразующая база существенным образом предопределяет эко- логическую обстановку в населенных пунктах, агломерациях и даже реги- онах. В индустриальных городах основными загрязнителями являются электроэнергетика, черная и цветная металлургия, нефтеперерабатываю- щая, химическая, нефтехимическая, угольная и газовая индустрия, обо- ронные, машиностроительные, целлюлозно-бумажные и микробиологиче- ские производства, предприятия изготовления строительных материалов, пищевой и легкой продукции. Электроэнергетические предприятия в зависимости от первичных ре- сурсов делят на производства, работающие за счет сжигания органо- содержащего сырья (угля, нефти, газа и т.д.), использования энергии рек и атома. В России ежегодно вырабатывается около 900 млрд. кВт·ч электро- энергии и большинство за счет тепловых электростанций. Они и являются основным источником загрязнения атмосферы продуктами сгорания (26,6% всех выбросов промышленности страны). При современном уровне технологий полностью исключить эти выбросы невозможно. Однако при- менение топлива высокого качества и соответствующего стандартам, с малой зольностью и сернистостью может смягчить ситуацию. ТЭЦ одновременно вызывают тепловое загрязнение атмосферы, как и прилегающих акваторий. Аналогичное засорение водоемов наблюдают и при эксплуатации гидростанций. Кроме того, затопление озелененных зе- мель сопровождается разложением растительности с соответствующими химическими выделениями. Влияние энергетического комплекса на здоровье людей весьма вели- ко. Химическое загрязнение атмосферы и гидросферы является причиной 38 многих болезней. Черная и цветная металлургия оказывает не менее сильное, чем ТЭЦ, экологическое воздействие на атмосферу, поверхностные и подземные воды. Она включает гиганты отечественной индустрии, и примерно 20— 23% от общего количества выбросов в воздух, наблюдаемых в России, приходится на эту отрасль. На долю черной металлургии приходится око- ло 5% объема используемой промышленностью свежей воды. Загрязнение же воды оценивается на уровне 7—10% от общего количества промыш- ленных выбросов. В городах, где расположены крупные металлургические предприятия, отмечают высокие уровни загрязнения многими примесями. В воздухе особо неблагополучных городов концентрация, например сероводорода, пыли, этилбензола и диоксидов азота и серы достигает 10—150 ПДК. Осо- бо опасны такие вещества, как свинец и ртуть. На долю цветной металлур- гии соответственно приходится 75 и 25% этих веществ в общем объеме промышленных выбросов. Степень улова отходов в отрасли довольно низка. Например, от диок- сидов серы выбросы очищаются только на 23%. Это вызывает хрониче- ские поражения дыхательных путей, сердечно-сосудистые и аллергиче- ские заболевания, а также может привести к психическим расстройствам. Крупные рудодобывающие комбинаты являются самыми мощными источниками загрязнения литосферы и нарушения природного ландшафта как по интенсивности, так и по разнообразию загрязняющих веществ. Это является следствием открытого способа добычи минерального сырья, ко- торый преобладает в отрасли. Ежегодно образуются отвалы металлургиче- ских шлаков. Эти «хвосты», терриконники и отвалы вскрыши практически не используются. Территории становятся не только непригодными для градостроительного использования. Они служат источником выделения вредных для человека веществ, переносимых вместе с пылью. Нефтеперерабатывающая, химическая и нефтехимическая промыш- ленность включает в себя примерно 30 отраслей. Она является серьезным загрязнителем воздушного и водного бассейнов. Вызвано это тем, что очистка вредных веществ в отходах производства остается невысокой. Только половина этих веществ улавливается очистными устройствами. Предприятия отрасли вместе с ТЭЦ, которые их обслуживают, загряз- няют атмосферу выбросами углеводородов (примерно 90% суммарного выброса) и диоксида серы (35%). Скапливается и большое количество твердых отходов. Из-за многообразия продукции, видов сырья и перерабатывающих технологий имеет место широкий спектр загрязнителей атмосферы, лито- 39 сферы и гидросферы. Ряд выбросов и отходов производства характеризу- ется большими объемами и высокой токсичностью. Их очищают на 90%, но этого недостаточно, многие вредные вещества попадают в геосферу. В некоторых населенных пунктах влияние на окружающую среду предприятий химического комплекса является доминирующим. Из-за ис- пользования устаревшего оборудования и очистных устройств на этих предприятиях трудно организовать доочистку весьма токсичных выбро- сов, довести ее до 98—99%. Между загрязнением отходами рассматриваемой промышленности и здоровьем людей существует весьма определенная связь. Это было заме- чено в последние годы XX в., когда объемы производства сократились. Соответственно уменьшилось загрязнение, наметилась тенденция к сни- жению заболеваемости. Угольная и газовая промышленность является главным поставщиком топливно-энергетических ресурсов. Однако добыча и переработка угля, как разработка газовых месторождений и транспортировка газа к потреби- телю, наносит определенный ущерб окружающей среде. В угледобывающих регионах работают сотни шахт, десятки открытых разрезов и еще больше обогатительных фабрик. Основными негативными факторами их функционирования являются такие, как изъятие из земле- пользования и нарушение земель, истощение и загрязнение водных ресур- сов, а также выбросы вредных веществ в атмосферу. Примерно такой же ущерб наносится природе в районах газовых ме- сторождений. Тем более, что большинство из них расположено на крайнем севере, где неустойчива живучесть экосистем и мала репродуктивность территорий. Действующие газопроводные магистрали и станции перекачки недо- статочно безопасны. Из-за активной коррозии металла высок риск аварий с большими потерями газа и сопутствующими взрывами. Это повышает опасность существования людей в близлежащих поселениях. Промышленность машиностроения является крупнейшим комплек- сом производств. Он включает такие отрасли, как тяжелое, среднее, энер- гетическое и транспортное машиностроение, электротехническую, стан- коинструментальную промышленность и приборостроение. Более половины выбросов машиностроительного комплекса в атмо- сферу улавливается очистными устройствами. Однако валовой сброс оста- ется значительным. В составе загрязняющих воздух составляющих при- сутствуют пыль, оксиды углерода, диоксид серы и такие особо вредные вещества, как ксилол, толуол, ацетон, бутилаценат, этилаценат, аммиак, серная кислота, марганец, хром, свинец и др. 40 На долю отрасли приходится 7% объема воды, используемой про- мышленностью страны. В машиностроении применяют системы оборот- ного и повторно-последовательного водоснабжения, что дает 80%-ную экономию свежей воды, необходимой для технологических процессов. Сток загрязненных вод составляет 10% общего объема, потребляемого всей промышленностью России. При этом в водоемы сбрасывается недо- статочно очищенная вода. Объем стоков, прошедших глубокую очистку, составляет всего 20%, что связано с использованием устаревших очистных сооружений, а также их отсутствием на некоторых предприятиях. Химическое загрязнение атмосферы и гидросферы отрицательно ска- зывается на экологической обстановке в городах и отнюдь не способству- ет здоровью нации. В целлюлозно-бумажной промышленности приоритетным направле- нием развития должно стать ресурсосбережение. С позиций охраны окру- жающей среды важно эффективно использовать всю древесину, на пред- приятиях комплексно перерабатывать добываемую на лесосеках биомассу, применять безотходные технологии. Необходимо внедрение новейших достижений науки и техники, направленных на замену деловой древесины хвойных пород древесными отходами и лиственными породами, традици- онно не применяемыми в строительстве и мебельной промышленности. Производство целлюлозы и бумаги является одним из самых водоем- ких отраслей промышленности. Ежегодный расход воды в этой отрасли составляет примерно 5% от общего потребления всей промышленностью России. На долю комплекса приходится свыше 6% всех промышленных стоков. Они очищаются не полностью и загрязнены органическими веще- ствами, оксидами ванадия и ртути. Основная причина такого загрязнения — применение устаревшего оборудования и очистных сооружений, которые не полностью очищают стоки; попадающие в открытые водоемы. Кроме того, на этих сооружени- ях образуется много осадков, которые поступают в накопители. При их нерегулярной очистке осадки попадают в подземные горизонты и раство- ряются грунтовыми водами. Все загрязняющие вещества являются токсичными для человека. При больших концентрациях они могут нанести значительный урон, вызвать целый «букет» болезней, особенно оксиды тяжелых металлов. Микробиологическая промышленность, загрязняя атмосферный воз- дух, наносит незначительный ущерб. Примерно 0,3% всех стационарных выбросов промышленности страны составляют выбросы рассматриваемых предприятий. В отходах предприятий, выпускающих микробиологические белки, содержатся диоксид серы, оксиды углерода и ванадия, метиловый 41 спирт, уксусная и серная кислота, аммиак, ацетон, формальдегид и толуол. Микробиологические предприятия потребляют 0,4% объема всех промышленных вод России. Сток же составляет 1% от объема сточных вод. Характерными загрязнителями являются такие вредные для организ- ма человека вещества, как сульфаты, хлориды, фосфор, соединения азота, метанол, фурфурол и др. Промышленность строительных материалов имеет в своем составе предприятия различного производственного профиля, и они загрязняют атмосферу по-разному. Основное воздействие на воздух оказывают заво- ды, выпускающие цемент, асбест, гипс и другие пылевидные материалы. Вокруг этих заводов образуются зоны радиусом до 2 км с повышенным содержанием летучих частиц. Другими источниками являются производства кровельных, тепло- и гидроизоляционных материалов. Сажа, газообразные и пылевидные отхо- ды этих производств попадают в атмосферу, загрязняя ее. Функционирование крупных карьеров добычи минеральных строи- тельных материалов влияет на состояние атмосферы. Пыль попадает в воздух при работе землеройных машин и, особенно, при залповых выбро- сах, сопровождающих взрывные работы. Карьеры сокращают площади ареалов обитания человека, поскольку ежегодно рекультивации подверга- ется чуть больше половины нарушенных земель. Поэтому удельный вес деградированного ландшафта год от года увеличивается. Промышленность строительных материалов в определенной степени влияет на загрязнение атмосферы. Примерно 1% всех промышленных вы- бросов страны приходится на эти предприятия. В последнее время на за- водах стоят очистные сооружения, улавливающие пыль и газы, что позво- лило сократить удельные выбросы, приведенные к единице продукции, на 16%. Доля отрасли в потреблении воды и сбросе жидких стоков незначи- тельна. Она составляет примерно 1,3% от общих объемов потребления промышленностью России. Предприятия пищевой промышленности ежегодно выбрасывают 400 тыс. т отходов и только 44% из них проходят очистку. В воздух выбрасы- ваются сильно пахнущие вещества и пыль таких сыпучих продуктов, как мука, соль, чай, крахмал и др. В производственных циклах многих предприятий используют боль- шое количество воды. Ежегодно отрасль потребляет около 60 млн. м 3 этой ценной природной составляющей геосферы. В гидросферу выбрасывают 46 млн. м 3 жидких отходов, в основном содержащих органические веще- ства. В сточных водах присутствуют и нитриты, фосфаты, щелочи, кисло- 42 ты. Возможно появление болезнетворных микроорганизмов. Все это сви- детельствует о низкой эффективности очистных сооружений, применяе- мых в пищевой промышленности. Оценивая степень загрязнения окружающей среды предприятиями от- расли, следует отметить, что они наносят незначительный урон. Так, в ат- мосферу выбрасывается всего 2% вредных веществ и примерно столько же в гидросферу. Наиболее существенна доля выбросов соединений свин- ца. Это 6,1% от общего количества этого вещества, выбрасываемого всей промышленностью России. Легкая промышленность, как любая другая, негативно воздействует на гидросферу, но незначительно. Удельный вес выбросов в атмосферу составляет примерно 1% от общих промышленных. Примерно столько же приходится на эту отрасль. Однако жидкие отходы очищаются плохо и 87% сточных вод попадают в водоемы загрязненными, и это главная про- блема легкой промышленности. Основными источниками загрязнения яв- ляются текстильные и кожевенные предприятия. Они сбрасывают в при- родные водотоки практически все металлы таблицы Менделеева и их со- единения. В результате спада производства, вызванного переходом в 90-х годах XX в. на новые экономические условия, количество выбросов сократилось до 0,6%. Оценить общие химические выбросы городов России в атмосферу можно по данным, приведенным в табл. 2.6. Наибольшее количество вредных веществ попадает в нее от автотранспорта. Его доля составляет 42% от общего количества выбросов. Другим крупным источником вы- бросов являются металлургическая промышленность и электроэнергети- ческие предприятия. Доля остальных чуть превышает 4%. |