Загрязнение городского воздуха
Загрязнение атмосферы промышленными предприятиями и предприятиями энергетики – обсуждалось с точки зрения масштабов и состава загрязнителей в предыдущих лекциях. Здесь надо отметить, что загрязнения атмосферы промышленностью составляют весьма неблагоприятный тандем с особенностями городского микроклимата.
Загрязненный теплый воздух поднимается вверх, охлаждается, растекается по краям города и возвращается обратно (рис. 11).
В безветренную погоду центростремительные воздушные потоки несут загрязнители промышленных предприятий в центр города, даже от расположенных на окраинах города заводов.
Загрязнение атмосферы и другие экологические проблемы, связанные с автомобильным городским транспортом приобретают в городе особую остроту.
Мы уже знаем, что автомобилей много, что они выбрасывают в атмосферу ряд вредных веществ с выхлопными газами (до 80 % всех городских загрязнений), а также в виде утечек топлива и масел, резиновой пыли – на поверхность земли.
|
| Рис. 11. Схема циркуляции воздуха в условиях городского микроклимата |
Автомобили – основной виновник образования фотохимического смога Лос-анжелесского типа (при наличии благоприятной для этого комбинации погодно-климатических условий). Но кроме этого:
1. В производство автомобилей вовлечена почти 1/4 часть всего промышленного потенциала развитых стран мира и почти все отрасли промышленности.
2. Относительная эффективность различных способов передвижения (ккал / пассажиро – километр):
– велосипед – 50;
– ходьба – 75;
– автобус (дальние рейсы) – 400;
– железная дорога – 730;
– автомобиль (дальние поездки) – 850;
– автобус (местные рейсы) – 970;
– автомобиль (езда в городе) – 2040;
– самолет – 2100.
Мировая практика такова, что затраты на общественный транспорт (оборудование, персонал, бензин и др.) нигде и никогда не покрываются платой за проезд. Следовательно, дотация общественного транспорта, скажем, за счет налога с автомобилистов – дело экологического оздоровления городов, на что идут во многих странах.
3. На долю автотранспорта в РФ приходится ~80 % перевозимых грузов и ~50 % перевозки пассажиров.
4. Доля загрязнителей всех видов от автотранспорта в РФ ~30 %, а в загрязнении воздуха крупных городов – от ~50 % до ~90 %.
5. Основной источник получения автомобильных топливосмазочных материалов (ТСМ) – нефть, 25 % которой идет на автотранспорт (более 65 % светлых нефтепродуктов – наиболее дефицитных).
6. Нефть – невозобновимый природный ресурс, прямые потери которой при ее добыче и транспортировке достигают 60 %.
Чтобы снизить загрязнение воздуха с конца 80х годов каждая вновь выпущенная легковая автомашина, микроавтобус или небольшой грузовик – пикап, продаваемые в США, оснащена каталитическим нейтрализатором, сокращающим выбросы летучих органических веществ и СО на ~85 % и оксидов азота на ~60 % в течение всего срока службы автомобиля.
С 1992 г. американский стандарт на применение каталитических нейтрализаторов для всех машин принят во всех странах Общего Рынка.
Использование каталитических нейтрализаторов возможно лишь в сочетании с использованием неэтилированного бензина, в противном случае нейтрализатор теряет свои свойства: через 50 часов работы – до 60 %, через 100 часов – до 0 %.
15.11.2002 г. Государственная дума РФ обсуждала в первом чтении законопроект «Об ограничении использования этилированного бензина в РФ».
По состоянию на 1996 год доля производства неэтилированного бензина в РФ составляла 51,2 %, из 25 крупнейших НПЗ только 9 выпускали такой бензин.
Применение этилированного бензина законодательно запрещено в США, Японии, Германии, Англии, Швеции, Франции. В России применение этилированного бензина нормативными городскими актами запрещено только в Москве и Санкт-Петербурге.
С 01 января 2002 г. на Украине запрещено производство, ввоз и продажа этилированного бензина.
Применение электротранспорта, электромобилей (в России – разработки ВАЗа) – не снимают проблему загрязнения атмосферы полностью, а лишь переносят место выбросов за черту города (туда, где работают ТЭС). Страна, страдающая от кислотных дождей, должна основательно подумать, прежде чем в массовом порядке переходить на электротранспорт.
Проблема автомобиля в городе – проблема не только выхлопов и загрязнений – это проблема отчуждения территории под гаражи и автостоянки, проблема автомобильного шума, проблема травматизма, проблема химического загрязнения воды и почв в результате борьбы с гололедом на дорогах, проблема автомобильных пробок. В среднем американец проводит в автомобильных пробках 62 часа в год, а жители Лос-Анджелеса проводят в автомобильных пробках 136 часов в год.
Автомобили в городе – это комплексная проблема, связанная не только с техническими поисками решения, но и с психологической перестройкой нашего отношения к автомобилю.
Проблема водоснабжения
Ежесуточные потребности города с населением 1 млн. и производимые им отходы представлены в таблице 13. Потребности города в воде являются важнейшими. Утилизация и обезвреживание сточных вод также связаны с обеспеченностью водными ресурсами города, с объемом природных резервуаров вод, осуществляющих функцию нейтрализаци и самоочищения. Обеспеченность города водными ресурсами в значительной мере обусловлена природными условиями территории и может быть изменена в ограниченных пределах.
Таблица 13
Ежесуточные потребности города с населением 1 млн. человек
| Поступление | Отходы |
| Вода – 625 000 т/сутки Продукты питания – 2000 т/сутки Топливо: - уголь – 4000 т/сутки - нефть – 2000 т/сутки - газ – 2700 т/сутки - автомобильное топливо – 1000 т/сутки | Сточные воды – 500 000 т/сутки Твердые отходы – 2000 т/сутки Загрязнения воздуха: - твердые частицы – 150 т/сутки - СО – 450 т/сутки - NOх – 100 т/сутки - SO2 – 150 т/сутки - CnHm – 100 т/сутки |
В качестве возможного варианта интенсивного решения проблемы водоснабжения рассмотрим опыт г. Бостона (США).
Опыт водоснабжения г. Бостона, населением 2,5 млн. человек, в котором имеется более 5000 промышленных и коммерческих потребителей.
По состоянию на 1985 г. безопасный дебит г. Бостона составлял 1 140 000 т/сутки, реальное суточное водопотребление – 1 254 000 т/сутки.
Вместо дорогостоящей программы разработки новых источников было создано «Управление водных ресурсов», которое разработало и реализовало всеобъемлющую программу регулирования спроса:
1. Выявление и устранение течи – на протяжении около 10 000 км трубопроводов обнаружено и устранено утечек на 133 000 т/сутки (вне жилых районов).
2. Система учета – отремонтированы счетчики на магистральных водоводах и счетчики розничной подачи воды.
3. Ремонт и модернизации водоводов в жилых районах, устранение утечек сэкономили еще 19 000 т/сутки воды.
4. Замена водоводов и методов техобслуживания промышленных предприятий снизила их водопотребление на 10–25 %.
5. Модернизация общественных зданий, информация общественности – хотя изменение в поведении людей не является определяющим для успеха программы, была развернута широкомасштабная кампания по разъяснению цели, задач и прогрессивности «Программы».
На модернизацию водопроводного оборудования и арматуры одного многоквартирного жилого дома расходуется 66 000 долларов, экономия же при этом составляет 120 000 долларов в год.
Другая организация израсходовала за два года 5000 долларов, а сэкономила за следующие два – 31 000.
Водосбережение, как средство решения проблемы, обычно рассматривается для сухих районов, но оно эффективно (на примере г. Бостона) и для влажных районов. Проблема водоснабжения это не обязательно проблема дефицита воды, на нее влияют, например, состояние водоводов – грязь, ржавчина и т.д.
Проблема утилизации ТБО
Твердые бытовые отходы (ТБО) – отходы сферы потребления, образуются в результате бытовой деятельности населения, состоят из изделий и материалов, непригодных для использования в быту.
К ТБО не относятся – твердые отходы промышленности.
К ТБО относятся:
- отходы текущего ремонта квартир;
- отходы отопления жилых муниципальных учреждений;
- листва, мусор городских территорий.
Состав и объем ТБО меняется в зависимости от степени развитости страны, географического положения территории, времени года и других факторов.
В развитых странах основную долю ТБО составляют бумага и картон (около 40 %).
Вторая категория – органические отходы, в том числе пищевые (в переходных и слаборазвитых странах занимают первое место).
Меньшую часть ТБО составляют металл, пластик, стекло, дерево, текстиль, резина, и др.
Традиционные способы устранения ТБО:
1. Складирование – самый распространенный способ, в Великобритании складируется 98 % ТБО, в странах СНГ – 95 %, в США – 82 %.
Складирование приводит:
- к загрязнению окружающей среды;
- к изъятию больших территорий под свалки;
- к материальным затратам – на оборудование полигонов (защита и т.п.)
2. Уничтожение, сжигание – в Японии сжигается 72 % ТБО, в Швейцарии – 80%. Недостатки сжигания ТБО:
- при температуре сжигания меньше 900 °С образуется большое количество высокотоксичных веществ, попадающих в атмосферу;
- до 30 % ТБО составляют вторичные твердые отходы, часто высокотоксичные, которые требуют дополнительных затрат на переработку и специального хранения;
- потеря ценных материалов.
3. Переработка, утилизация. В Германии 42 % стеклотары и 44 % бумаги и картона получают за счет вторичного сырья.
Основное положение эффективной утилизации ТБО – продукт становится мусором тогда, когда он смешивается в мусорной корзине с другими продуктами. Вагон, наполненный пустыми бутылками из одного материала (стекла, пластика, алюминиевых банок) – это не мусор, а коммерческий продукт, который можно с выгодой утилизировать.
На решение проблемы переработки и утилизации большей части ТБО должны быть направлены усилия:
1) власти, на законодательном и экономическом уровне;
2) образования и просвещения (в зарубежных странах раздельному сбору мусора учат в школах, в университете штата Пенсильвания курс лекций по утилизации ТБО составляет 40 часов).
3) общественности – особенно необходимы для предотвращения «утилизации» ТБО методом сжигания на улицах (мусор, листья – после субботников) или неорганизованных свалках и бачках для сбора ТБО в городских дворах (образуется в том числе высокотоксичные соединения – диоксины, бензапирены).