Ресурсопотребление городов. Урбанизация и экология жилья
 Скачать 114 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Украины Донецкий национальный технический университет Контрольная работапо дисциплине: «Экологическая безопасность территорий и акваторий» на тему: «Урбанизация и экология жилья» Подготовила: ст. гр. ОС-01 Фомина Е.С. Проверил: Краснянский М.Е. Донецк 2003Сущность урбанизации Возникновение и постоянное увеличение площади и численности населения городов, приобретение сельскими поселениями городских признаков, повышение роли городов в социально-экономическом развитии общества, формирование городского населения, ведущего специфический образ жизни, а также «городских» популяций растений и животных составляет сущность процесса, называемого урбанизацией. Демографический взрыв в ХХ столетии сопровождался интенсивным увеличением численности городского населения. Эта тенденция прогнозируется и в наступившем столетии. Двадцатый век по праву считается веком урбанизации. В настоящее время наиболее урбанизированными (не считая таких городов-государств, как Сингапур и Гонконг) являются Великобритания (92% населения проживает в городах), Кувейт (91%), Израиль (90%), Австралия (85%), Швеция (83%). Наименьшие показатели урбанизированности (7 – 10%) характерны для развивающихся стран Африки и Южной Азии. В Украине в настоящее время каждые два жителя из трёх проживают в городах. Ресурсопотребление городов Ускорение процесса урбанизации сопровождается нарастанием потребления природных ресурсов. Растущим городам требуется всё больше продуктов питания, воды и энергии. Потребности современного города обширны, и, прежде всего ему нужна территория. Город отбирает её у природы путём переустройства естественных ландшафтов, строительства жилых массивов, прокладки улиц и магистралей, сооружения аэропортов и вокзалов. Это сопровождается вырубкой лесов, засыпкой болот и оврагов, регулированием стока рек, созданием водохранилищ. Ориентировочно площадь города с населением 1 миллион человек составляет 200 кв. км. Естественной потребностью людей является воздух. Миллионный город нуждается приблизительно в 3 млн. т. кислорода в год. Поступление его в атмосферу осуществляется за счёт фотосинтеза фитопланктона Мирового океана и массивов леса. Даже при интенсивном озеленении городской территории и наличии собственных водных объектов городские возможности воспроизводства кислорода существенно ниже потребности, которая может быть покрыта лишь за счёт растительности и водной поверхности неурба-низированных пространств, общая площадь которых в 20-30 раз превышает городскую территорию. Потребность миллионного города в воде оценивается в 400-500 млн. куб. м. в год. На территории города не может сформироваться такое количество поверхностного стока, а запасов подземных вод, как правило, недостаточно. Естественно, что город получает воду из рек, водохранилищ и озёр, водосборный бассейн которых в несколько раз превышает его собственную территорию. Миллионный город нуждается в больших количествах пищи. Суточная потребность человека в ней составляет 1-2 кг. Для города в 1 млн. человек необходимо ежедневно завозить и производить на месте около 2 тыс. т. продовольствия (35 железнодорожных вагонов в день). Для производства такого количества пищи необходимо, в зависимости от качества питания и плодородия земель, в среднем около 0,2 га. Сельскохозяйственных земель на человека, или 2 тыс. кв. км. Для миллиона горожан, что на порядок превышает площадь самого города. Город нуждается в значительном количестве энергии. Ориентировочно эта потребность может быть оценена в 10 кг условного топлива на человека в сутки, т.е. для миллионного города – 10000 т. (150 вагонов) ежедневно. Установлено, что рост потребления энергии на производственные и коммунальные нужды опережает рост городского населения и составляет 5-6% в год. Резкий подъём в потреблении энергии совпадает с пиком урбанизации. Основные источники энергии для города – ТЭС, АЭС и ГЭС. Первые две группы станций обеспечивают базисную (дневную) потребность города в электроэнергии, а ГЭС – вечернюю и утреннюю (пиковую) потребность. Однако ресур-сы невозобновляемых (уголь, нефть, газ) и возобновляемых (вода) источников энергии не безграничны. К концу ХХ в. стало очевидным, что запасы традиционных источников энергии приближаются к исчерпанию, и для выхода из грядущего энергетического кризиса человечеству придётся проблему освоения новых видов энергии. Это значит, что поиск и разработка новых технологий получения энергии должны вестись с соблюдением требований защиты окружающей природной среды. Современный город нуждается в рекреационных ресурсах. Внутренние рекреационные возможности города в виде пригородных зелёных зон, скверов, парков, водоёмов составляют в разных городах, по имеющимся оценкам, от 10-15% до 50-60% его общей территории. Однако этой площади совершенно недостаточно для рекреации. По современным представлениям, площадь рекреационных зон должна превышать собственную территорию города в 5-10 раз. Таким образом, территория, обеспечивающая минимальные потребности миллионного города в воздухе в 20, а в воде, пище и рекреации в 10 раз превышает территорию самого города. Кроме того, город- источник огромного количества бытовых отходов: примерно один куб. м. на человека в год плюс 0,01 куб. м. мусора с 1 кв. м. городской площади. Кстати, важнейшая для города экологическая проблема – создание биоразлагающихся упаковочных материалов. Над её решением работают многие крупнейшие концерны мира. Особую опасность для окружающей среды представляют городские канализационные коллекторы. Во-первых, они являются своеобразными биохимическими «реакторами»: например, один крупный канализационный коллектор выбрасывает в приземный слой атмосферы за год до 100 т. сероводорода; кроме того, в нём (а также в мусоропроводах многоэтажных домов) выращивается большое количество инфекционно-опасных, зачастую малоизученных микроорганизмов, а также инфицированных крыс. Во-вторых, износ почти всех коллекторов в Украине составляет 70-90%, поэтому ежегодно из них вытекает только в Донецкой области 500 тыс. куб. м. неочищенных бытовых стоков, которые попадают в почву, реки, Азовское и Чёрное моря. Выбросы в атмосферу миллионного города представлены в таблице 1. Таблица 1. - Выбросы (в тыс. т./год) в атмосферу города с населением 1 млн. человек
Удовлетворение запросов растущих городов в воде, пище, энергии и рекреации потребует в ближайшие годы качественного изменения их технологий получения и использования. Это относится в первую очередь к сокращению забора воды из природных источников путём снижения водопотребления производств и увеличения повторного использования воды, снижению удельной энергоёмкости во всех сферах человеческой деятельности, повышению урожайности сельскохозяйственных угодий и рекультивации, развитию новых форм рекреации и формированию психологии жизни «без излишеств». Такое направление технологического и социального развития общества диктуется ресурсными ограничениями нашей планеты. Экология жильяЭкология жилья стала самостоятельным разделом экологии не так давно. Дело в том, что современная городская квартира часто становится дополнительным источником загрязнения пространства, человек проводит большую часть своей жизни. При этом в небольшом объёме квартиры на городского жителя имеет место одновременное комплексное воздействие десятков химических, физических, биологических и психологически факторов. Воздух жилого помещения. Исследования показали, что, кроме внешнего атмосферного воздуха, существуют ещё 11 внутренних основных источников загрязнения атмосферного воздуха жилья: полимерные и асбоцементные строительные и отделочные материалы; система вентиляции и мусоропроводов (в высотных домах); бытовая пыль, обладающая способностью адсорбировать вредные газы и микроорганизмы; продукты жизнедеятельности людей (в т. ч. табачный дым) и домашних животных; продукты сгорания бытового газа; средства ухода за домом, в т. ч. средства для стирки, чистки, полироли для мебели, разные клеи, лаки, краски; дезодоранты, духи и другая косметика; приготовление пищи; старые перьевые и шерстяные перины, подушки, пледы, ковры; телевизоры, компьютеры, кондиционеры. В пробах воздуха, взятых в жилых помещениях Киева, было выявлено около 50 химических органических соединений. При этом для многих соединений, присутствующих в воздухе жилых помещений, ещё даже нет санитарно-гигиенических нормативов, поэтому количественно оценить их влияние на человека очень сложно. Так, обследование квартир после ремонта, с новой мебелью и с курящим хозяином показало, что концентрация формальдегида была повышена до 170 мкг/куб.м., ацетона – до 10 ПДК, ацетофенона и бензола – до15 ПДК, этилбензола – до 43 ПДК, стирола – до 68 ПДК, нафталина – до 5 ПДК. Ещё один фактор риска – плохо работающие вентиляционные каналы жилых домов, что может служить дополнительным фактором ухудшения качества воздуха жилого помещения, а иногда приводит к трагическим последствиям. Также в подъездах многих многоэтажных домов почти всегда ощутим запах мусора, идущий от мусоропроводов, много лет не чищенных, а часто и вовсе полузабытых. Таблица 2. – Концентрации одорантов в вентиляционных выбросах жилых домов и выбросов шахт мусоропроводов
В воздухе квартир обнаружены также повышенные содержания хлора, который поступает из чрезмерно хлорированной водопроводной воды, особенно при пользовании горячим душем. Ещё один фактор загрязнения квартирного воздуха в домах старой постройки – мельчайшие частички асбест, который использовался как изоляционный материал, а также компонент асбоцементных плит. Большое значение для здоровья человека имеет ионный состав воздуха, т.е. баланс положительных и отрицательных ионов (аэронов). Отрицательные аэроны повышают тонус и иммунитет организма. Дисплеи компьютеров, экраны телевизоров, фильтры кондиционеров не только уничтожают отрицательные аэроны, но и генерируют положительные ионы, избыток которых вреден для организма. Минимально необходимое количество отрицательных ионов – 600 ионов/куб.см., оптимальное количество – 2000-4000 ионов/куб.см., но в атмосферном воздухе большинства жилых помещений наблюдается не более 200 ионов/куб.см. Химико-бактериологический состав воздуха в жилом помещении часто является причиной такой тяжёлой и плохо изученной болезни как аллергия. Известнейшим аллергеном в домашних условиях является бытовая пыль (её состав: 35% - минеральные вещества, 15% - волокна текстиля и бумаги, 20% - чешуйки человеческой кожи, 7% - пыльца цветов, 3% - частицы сажи и дыма). Однако беда ещё и в том, что частицы бытовой пыли хорошо адсорбируют на своей поверхности микроспоры, микроклещи, грибки и другие опасные микроорганизмы, а ведь за сутки человек вдыхает до15 млрд. таких частиц. Микроклимат квартиры оказывает содействие размножению разных грибков. Сейчас известно около350 видов грибков, вызывающих аллергию. Аллергенами являются разные химические вещества. Лишь синтетические полимерные материалы выделяют в воздух около 40 химических соединений, 60% которых обладают ярко выраженным аллергическим действием. Ещё один «бич» квартирного воздуха – повышенное содержание короткоживущего газообразного изотопа радона (период полураспада – 8,3 суток), который кроме слабого -излучения, выделяет ещё и опасные -частицы. Радон образуется в земной коре из природного изотопа радия: Ra 226 = Rn 222+ -частица -частица + 2e = He Концентрация Rn в приземном слое воздуха составляет 100 пКu/куб.м., а в зданиях значительно выше – 400 пКu/куб.м. Радон может выделяться как из старых каменных стен, так и из современных стройматериалов (например, фосфогипс в 20 раз более радиоактивен, чем естественный гипс), из выработанного пространства шахт, в зонах геологических нарушений. Т.к. радон в 7,5 раз тяжелее воздуха, он скапливается в подвалах, цоколях и первых этажах зданий. Вклад различных источников излучения в среднегодовую дозу облучения «среднего» жителя Украины показан в таблице 3. Таблица 3. – Вклад разных источников радиации в среднюю дозу облучения жителя Украины
Для поддержания нормального состава воздуха в квартире нужно выдерживать рекомендованные ВОЗ санитарные нормы для проживания человека. По этим нормам для оптимального функционирования организма необходимо 50 куб. м жилого квартирного пространства на человека, при этом кратность воздухообмена в «единичном» квартирном объёме должна быть 1,5, т.е. 75 куб. м /час. Количество аэронов в воздухе можно повысить, приобретя бытовой ионизатор воздуха. Средние же объёмы жилья в Украине составляют ныне не более 6-8 кв. м или 20 куб. м. на человека, средний воздухообмен – не более 0,3, т.е. 7 куб. м/час, количество ионов - не более 200 на см. куб. Вредные физические факторы. Около половины домов в крупных городах расположены вдоль улиц с интенсивным движением автотранспорта. При этом дневной уровень шума составляет в среднем 90 дБ. Музыкальный центр, который воспроизводит концерт рок-музыки, создаёт шум в 100 дБ. При этом предельно допустимая высшая норма шума: днём – 70, а ночью – 60 дБ. Пребывание в квартире в постоянном шуме могут вызвать серьёзные нервные заболевания. Также опасны для человека электромагнитные волны. Цветные телевизоры на расстоянии 50 см создают электрическое поле 20-30 кВт/час (норма – 15 кВт/час), поэтому их нужно смотреть на расстоянии 1,5-2 м от экрана. Сильные техногенные магнитные поля на частоте 50 Гц можно обнаружить в непосредственной близости от бытовой техники, если дом расположен вблизи ЛЭП, в общественном рельсовом электротранспорте. Так, холодильник создаёт магнитное поле 1 мкТл, кофеварка–10 мкТл, микроволновая печь – 100 мкТл, ручная электробытовая техника способны генерировать на своей поверхности магнитные поля в 500-2000 мкТл. Что касается искусственных УНЧ-КВЧ электромагнитных полей, то их влияние определялось на нескольких уровнях: на уровне организма человека, в экспериментах на животных и на клеточном уровне. В 60-х г.г. появились сообщения о таких симптомах, как головная боль, утомляемость, боли в сердце, головокружение, бессонница у людей на силовых подстанциях и подвергающихся воздействию низкочастотных электрических и магнитных полей в течение рабочего дня. Здоровое человеческое сердце работает в диапазоне 17 Гц. Также стоит упомянуть о так называемых «геопатогенных зонах» жилого помещения (ГПЗ), в которых человек, по мнению ряда известных физиков, попадает под влияние энергии разломов земной коры. В таких зонах наблюдается повышенное электромагнитное поле за счёт генерации внутренней энергии из недр Земли. Вода жилого помещения. Питьевая вода – один из важнейших факторов, обуславливающий важнейшие показатели жизнеобеспечения и здоровья населения. К сожалению, в Украине, а особенно в Донбассе качество питьевой воды имеет тенденцию к ухудшению. Это связано с высокой техногенной нагрузкой, как на реки, так и на водоносные горизонты, в результате чего происходит не только их засоление, но и загрязнение такими трудно устранимыми компонентами, как нитраты, фенолы, пестициды, диоксины, тяжёлые металлы, в количествах, значительно превышающих ПДК. Впрочем, по таким загрязнителям, как диоксин, некоторые тяжёлые металлы, наличие ПДК – это вообще нонсенс, этих соединений в питьевой воде не должно быть даже в следовых количествах. В питьевой воде среднее содержание естественных радионуклидов (пКu/л) составляет: He3 – 5, K40 –5, Po210 – 0,01, Pb210 – 0,02, U238 – 0,05. Радон же при кипячении из воды почти полностью удаляется. Но качество питьевой воды может ухудшаться и во время её обработки на фильтровальных станциях. Во-первых, в качестве коагулянта часто применяют сульфат алюминия. Однако накапливание ионов алюминия в питьевой воде вызывает опасение, т.к. есть данные о способности алюминия накапливаться в организме человека, особенно в головном мозге; он отрицательно влияет на центральную нервную систему. Ещё более опасные последствия имеет хлорирование питьевой воды, применяемое в Украине для её обеззараживания. Проблема в том, что хлорирование можно применять для хорошо очищенной воды, которая была на территории Украины около 100 лет назад, и которой сейчас в Украине практически нет. Наличие в исходной воде даже следов органических соединений после хлорирования приводит к появлению их хлорпроизводных, намного более токсичных, чем исходные органические вещества. Установлено, что операция хлорирования питьевой воды с целью её обеззараживания повышает токсичность воды в 3-6 раз по сравнению с исходной водой. Например, фенол (ПДК=0,001 мг/л) при хлорировании с излишком хлора превращается в 2,4,6-трихлорфенол (ПДК= 0,0004 мг/л): С6 Н5– ОН +3Сl 2 =C6H2 Cl 3– OH + 3HCl А содержание фенола в водоёмах Восточной Украины и, в частности Донбасса, достаточно высокие. Таблица 4. – Содержание фенола в водоёмах Донбасса
Выявлено, что после очистки на станции по схеме «первичное хлорирование – коагулирование – отстаивание – фильтрование – вторичное хлорирование», питьевая вода содержит хлорпризводные, в несколько раз превышающие норму: хлороформ (100-200 мкг/л), дихлорэтан (60-100 мкг/л), хлорбензол (30-50 мкг/л). При этом сначала происходит превращение имеющихся в воде веществ в кетоны: R – H + O2 = CH3 – C – R + H2O Далее кетоны хорошо хлорируются в -положение к карбонильной группе: CH3 –C –R + 3 CL2 = CCl3 – C – R +3 H2O При попадании в щелочную среду образуется хлороформ: CCl 3– C – R + NaOH = CHCl3 + R – C – O – Na При определённых условиях при хлорировании загрязнённой фенолами воды образуются крайне опасные для здоровья диоксины по реакции: 2 C6H2Cl3 – OH = +2 HCl Диоксины называют «гормонами деградации человечества», т.к. они резко ослабляют иммунную систему человека. Опасность присутствия в воде болезнетворных бактерий также высока, как и наличие побочных продуктов хлорирования. Однако хлор недостаточно полно выполняет свою основную функцию, т.к. некоторые микроорганизмы имеют повышенную устойчивость к действию хлора. Поэтому паразитологические показатели качества питьевой воды просто необходимы. В ГОСТе Украины «Вода питьевая. Гигиенические требования к качеству воды централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения» (1996г.) есть и эти показатели, но методическое обеспечение контроля над ними ещё не отработано. Сейчас в Украине действуют лишь 2 норматива, а в Польше уже три (таблица 5). Таблица 5. – Бактериологические показатели качества питьевой воды
Вдобавок, Хлор уничтожает не только вредные бактерии в воде, но и полезные бактерии микрофлоры желудка и кишечника человека, когда попадает туда с избыточно хлорированной водой, что крайне вредно для организма человека, особенно детей. Одно из опаснейших экологических явлений – плохое состояние труб подводящей водной сети и внутренней водяной разводки жилищного фонда, которые десятилетиями не менялись. Химические и бактериологические загрязнители накапливались в них годами, пока не достигли определённой «критической массы», после чего при движении по ним воды они начали с внутренних стенок труб «смываться» в воду и поступать из кранов квартиры. Кроме того, в старых трубах, которые подводят воду в дома, образовалось много микротрещин. При условии нормального давления воды в трубах они не приносят другого вреда, кроме потерь воды. Но воду часто отключают, давление в трубах падает и тогда становится возможным подсос загрязнённых или даже канализационных вод. Причины периодических массовых кишечных заболеваний часто кроются именно в этом. Сравнительные токсикологические показатели качества питьевой воды представлены в таблице 6. Всё это доказывает, что качественная питьевая вода – острейшая для Украины проблема, требующая незамедлительного решения. Видимо, одним из таких решений должен быть частичный или полный отказ от хлорирования воды, переход на её озонирование и обработку ультрафиолетом. Сейчас разработаны новые, значительно более эффективные реагенты (они одновременно адсорбенты, флокоагулянты и антисептики) для промышленной очистки питьевой воды, но пока они массово не внедрены. Наилучший выход – это поставить в каждой квартире на водяной кран бытовой фильтр для очистки воды. Следует отметить, что большинство бытовых импортных фильтров не справляются с очисткой нашей не очень чистой воды. Лучший из них – американский «АМЕТЕК», работающий на принципе обратного осмоса, но очень дорогой. Таблица 6. – Токсикологические показатели качества питьевой воды
Неплохая – последняя модель российского «Барьера»; в Украине разработан хороший фильтр «Боркут-универсал», но его ещё нет в серийном производстве. Если в итоге учесть, что среднестатистический человек ежесуточно вдыхает около 20 куб. м. некачественного воздуха, выпивает примерно два литра некачественной воды (или жидких блюд и напитков на её основе) и съедает более 1кг некачественной пищи - то интенсивное и недостаточно жёстко контролируемое загрязнение окружающей природной среды (воздуха, рек и морей, флоры и фауны, продуктов питания) самым негативным образом сказывается на здоровье граждан Украины. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||