Микроклимат городской среды

 

Архитектурно-планировочные и техногенные особенности городской территории способствуют формированию местного климата, отличного от климата пригородной территории (табл. 4.8). В промзонах, на отдельных улицах, кварталах, площадях, парках и т.п. создаются свои особые микроклиматические условия, определяемые городской застройкой, наличием промышленных предприятий, почвенным покрытием, распределением зеленых насаждений и водоемов.

На формирование городского климата оказывают влияние:

• прямые выбросы тепла и изменения режима солнечной радиации;

• пылегазовые выбросы промышленных предприятий и транспорта;

• изменения теплового баланса за счет уменьшения испарения, малой проницаемости подстилающей поверхности, способствующей быстрому стоку воды и значительной теплопроводности покрытий (крыш, стен зданий, мостовых и т.д.);

• пересеченность местности, создаваемая городской застройкой, большая доля вертикальных поверхностей, что приводит к взаимному затенению домов и образованию котловинных условий на фоне равнинного рельефа. Нередко сами города располагаются в естественных котловинах.

Солнечная радиация в условиях крупных промышленных центров оказывается пониженной вследствие уменьшения прозрачности из-за большого количества пылевых частиц и аэрозолей. Поступление ультрафиолетовых лучей сильно ослабляется за счет мутности атмосферного воздуха и высокой застройки в узких улицах. С другой стороны, в городе к рассеянной радиации присоединяется радиация, отраженная стенами и мостовыми. Этим обстоятельством обусловлено чувство зноя и духоты, характерное для городов летом.

Из-за загрязненности воздушного бассейна в городах снижается эффективное излучение и, соответственно, ночное охлаждение. Изменение радиационного баланса, дополнительное поступление тепла в атмосферу при сжигании топлива и малый расход тепла на испарение приводят к повышению температуры внутри города, по сравнению с прилегающей местностью.

28. Факторы, влияющие на метеорологический режим городов. На метеорологический режим города влияют следующие факторы:

· изменение альбедо (отражательной способности) земной поверхности, которое для застроенных районов обычно меньше альбедо загородной местности;

· уменьшение средней величины испарения с земной поверхности;

· выделение тепла, создаваемого различными видами хозяйственной деятельности;

· увеличение в черте города шероховатости земной поверхности по сравнению с загородной местностью;

· загрязнение атмосферы различными примесями, образуемыми в результате хозяйственной деятельности.

Одной из наиболее значительных особенностей городского климата является возникновение в городе так называемого «острова тепла», который характеризуется повышенными по сравнению с загородной местностью температурами воздуха. Проявляется такая аномалия ночью, при слабом ветре и малооблачной погоде. Средняя температура воздуха в большом городе обычно выше температуры окружающих районов на 1—2 °С, однако ночью при небольшом ветре разность температур может достигать 6—8 °С. Над центрами крупных городов «остров тепла» возвышается на 100-150 м, а в городах меньших размеров — на 30—40 м. Подобный эффект теплового воздействия, по некоторым данным, увеличивает температуру в г. Москве на 3-5 °С, безморозный период — на 10—12 дней и бесснежный — на 5—10 дней.

режим городов.

30. Влияние климатических условий на рассеивание примесей в атмосфере.

Влияние климатических условий на рассеивание примесей в атмосфере. Метеоусловия оказывают существенное влияние на перенос и рассеивание примесей в атмосфере. Наибольшее влияние оказывает режим ветра и температуры (температурная стратификация), осадки, туманы, солнечная радиация.

Ветер может оказывать различное влияние на процесс рассеивания примесей в зависимости от типа источника и характеристики выбросов. Если отходящие газы перегреты относительно окружающего воздуха, то они обладают начальной высотой подъема. В связи с этим вблизи источника создается поле вертикальных скоростей, способствующих подъему факела и уносу примесей вверх. Этот подъем обусловливает уменьшение концентраций примесей у земли. Эта концентрация убывает и при очень сильных ветрах, однако это происходит за счет быстрого переноса примесей в горизонтальном направлении. В результате наибольшие концентрации примесей в приземном слое формируются ири некоторой скорости, которую называют "опасная".

При низких или холодных источниках выбросов повышенный уровень загрязнения воздуха наблюдается при слабых ветрах (и> = 0—1 м/с) вследствие скопления примесей в приземном слое. Прямое влияние на загрязнение воздуха в городе оказывает направление ветра. Существенное увеличение концентрации примеси наблюдается тогда, когда преобладают ветры со стороны промышленных объектов.

Если температура окружающего воздуха понижается с высотой, нагретые струи воздуха поднимаются вверх (конвекция), а взамен их опускаются холодные. Такие условия называются конвективными.

Если вертикальный градиент температуры будет отрицательным (температура возрастает с высотой), то вертикально поднимающийся поток становится холоднее окружающих масс и его движение затухает. Такие условия называются инверсионными.

Если повышение температуры начинается непосредственно от поверхности земли, инверсию называют приземной, если же с некоторой высоты над поверхностью земли — приподнятой. Инверсии затрудняют вертикальный воздухообмен и рассеивание примесей в атмосфере.

Для состояния атмосферы в городах наибольшую опасность представляет приземная инверсия в сочетании со слабыми ветрами, т.е. ситуация "застоя воздуха".

Туманы на содержание загрязняющих веществ в атмосфере влияют следующим образом. Капли тумана поглощают примесь, причем не только вблизи подстилающей поверхности, но и из вышележащих, наиболее загрязненных слоев воздуха. Вследствие этого концентрация примесей сильно возрастает в слое тумана и уменьшается над ним. Растворение сернистого газа в каплях тумана приводит к образованию серной кислоты.

Осадки очищают воздух от примесей. После длительных интенсивных осадков высокие концентрации примесей в атмосфере практически не наблюдаются.

Солнечная радиация обусловливает фотохимические реакции в атмосфере с образованием различных вторичных продуктов, обладающих часто более токсичными свойствами, чем вещества, поступающие от источников выбросов. Таким образом, происходит окисление сернистого газа с образованием сульфатных аэрозолей.

В крупных городах формируется свой микроклимат, существенно меняются аэродинамические, радиационные, термические и влажностные характеристики атмосферы. Выделение в городах большого количества тепла, изменение газового и аэрозольного состава воздуха приводят к повышению температуры воздуха и образованию так называемых "островов

тепла" (см. разд. 4.7). Повышение температуры над крупным городом по сравнению с температурой окружающей местности может наблюдаться до высоты в несколько сотен метров.

Основы прогноза загрязнения атмосферного воздуха. Развитие методов про­гноза основывается на результатах теоретического и экспериментального изу­чения закономерностей распространения примесей, выбрасываемых источ­никами загрязнения атмосферы.

Основное направление изучения распространения примесей состоит в разработке теории атмосферной диффузии на основе математического опи­сания процесса с помощью уравнения турбулентной диффузии. Оно позво­ляет исследовать распространение примесей от источников различного типа при разных характеристиках среды.

 

31. «Смог», его виды.

31.Смог (от англ. Smoky fog, буквально — «Дымовой туман») — аэрозоль, состоящий из дыма, тумана и пыли, один из видов загрязнения воздуха в крупных городах и промышленных центрах.^{[источник не указан 518 дней]}

Первоначально под смогом подразумевался дым, образованный сжиганием большого количества угля (смешение дыма и диоксида серы SO₂). В1950-х гг. был впервые описан новый тип смога — фотохимический, который является результатом смешения в воздухе следующих загрязняющих веществ:

§ оксиды азота, например, диоксид азота (продукты горения ископаемого топлива);

§ тропосферный (приземный) озон;

§ летучие органические вещества (пары бензина, красок, растворителей, пестицидов и других химикатов);

§ перекиси нитратов.

Все перечисленные химикаты обычно обладают высокой химической активностью и легко окисляются, поэтому фотохимический смог считается одной из основных проблем современной цивилизации.

Типы смога:

-Влажный смог лондонского типа - сочетание тумана с примесью дыма и газовых отходов производства.
-Ледяной смог аляскинского типа - смог, образующийся при низких температурах из пара отопительных систем и бытовых газовых выбросов.
-Сухой смог лос-анджелесского типа - смог, возникающий в результате фото- химических реакций, которые происходят в газовых выбросах под действием солнечной радиации; устойчивая синеватая дымка из едких газов без тумана.

32. Мероприятия по защите воздушного бассейна городов.

33. Санитарно-защитные зоны, их характеристика и размеры.

34. Архитектурно-планировачные мероприятия по защите воздушного бассейна городов.

К архитектурно-планировочным относятся мероприятия, связанные с выбором площадки для строительства промышленного предприятия, взаимным расположением предприятия и жилых кварталов, взаимным расположением цехов предприятия, устройством зеленых зон.

Площадка жилой застройки должна быть размещена ниже предприятия (Н2<Н1), в противном случае преимущество высоких труб для рассеивания вредных выбросов сводится на нет.

Источники загрязнения атмосферы желательно располагать за чертой населенных пунктов и с подветренной стороны от жилых массивов по средней розе ветров теплого периода года, чтобы выбросы уносились в сторону от жилых кварталов.

Расстояние между производственными зданиями при удалении вредных веществ через аэрационные фонари должно быть больше восьми высот впереди отстоящего здания, если оно широкое (L >8h), и десяти, если оно узкое (L >10h). В этом случае загрязняющие вещества не будут накапливаться в межкорпусной зоне.

35. Источники загрязнения атмосферы городов, их классификация.

В зависимости от источника и механизма образования различают первичные и вторичные загрязнители воздуха. Первичные загрязнители воздуха представляют собой химические вещества, попадающие непосредственно в воздух из стационарных или подвижных источников. Вторичные загрязнители воздуха образуются в результате взаимодействия в атмосфере первичных загрязнителей между собой и с присутствующими в воздухе веществами (кислород, озон, аммиак, вода) под действием ультрафиолетового излучения. Часто вторичные загрязнители, например вещества группы пероксиацетилнитра-тов (ПАН), гораздо токсичнее первичных загрязнителей воздуха. Большая часть присутствующих в воздухе твердых частиц и аэрозолей является вторичными загрязнителями.
С учетом токсичности и потенциальной опасности загрязнителей, их распространенности и источников эмиссии они были разделены условно на несколько групп [4]:
1) основные (критериальные) загрязнители атмосферы — оксид углерода, диоксид серы, оксиды азота, углеводороды, твердые частицы и фотохимические оксиданты; 2) полициклические ароматические углеводороды (ПАУ); 3) следы элементов (в основном металлы); 4) постоянные газы (диоксид углерода, фторхлорметаны и др.); 5) пестициды; 6) абразивные твердые частицы (кварц, асбест и др.); 7) разнообразные загрязнители, оказывающие многостороннее действие на организм, [нитроз-амины, озон, полихлорированные бифенилы (ПХБ), сульфаты, нитраты, альдегиды, кетоны и др.
Все критериальные загрязнители относятся к первичным загрязнителям атмосферы. Оксиды азота образуются преимущественно при высокотемпературной фиксации азота и кислорода в силовых установках и двигателях внутреннего сгорания. Оксид азота образуется при электрических разрядах в атмосфере и присутствует в отработавших газах автомобилей. Ежегодно в атмосферу поступает около 5-107 т оксидов азота, из них 53% из антропогенных источников. В конечном итоге оксиды азота превращаются в атмосфере в нитраты.

36. Характеристика основных загрязняющих атмосферу веществ.

37. Технические средства и технологии очистки выбросов.

Очистка пылегазовых выбросов является основным мероприятием по защите и восстановлению воздушного бассейна.

Существуют различные методы очистки выбросов от твердых, жидких и газообразных примесей. На основе этих методов разработано большое количество устройств и аппаратов, при комплексном использовании которых может быть достигнута высокоэффективная очистка пылегазовых выбросов. В целях экономии производственных площадей эти устройства и аппараты размещают, как правило, в верхних ярусах цехового пространства. Извлеченные из пылегазовых выбросов вещества обычно являются либо готовым продуктом, либо ценным видом вторичного сырья.

Для очистки газов от твердых и жидких частиц применяют технологии сухой инерционной очистки газов, мокрой очистки газов, фильтрации, электростатического осаждения.

Для очистки газов от газо- и парообразных компонентов применяют методы абсорбции, адсорбции, термическую и термокаталитическую очистку, биохимические реакторы.

К основным требованиям, предъявляемым к аппаратам пыле- и газоочистки, относятся высокая эффективность и эксплуатационная надежность. Следует учитывать, что чем выше требуемая степень очистки газов и чем мельче улавливаемые частицы, тем большими оказываются удельные капитальные затраты на сооружение установок и расходы на их эксплуатацию.

38. Структура планировки современных городов. Функциональные зоны, выделяемые в городах, их краткая характеристика.