Экологические проблемы мегаполисов

    Как показывают многочисленные исследования, повышенная концентрация сернистого газа в воздухе резко увеличивает коррозию металлов. Так, по данным шведских исследователей, особенно интенсивной является коррозия углеродистой стали в городах со значительным увлажнением воздуха и в особенности прилегающих к морским побережьям. Так, в Стокгольме наблюдается увеличение скорости коррозии в сравнении с Кируной, находящейся в субарктической зоне, более чем в 15 раз. Хромированные покрытия в тех же условиях разрушаются в 2-3 раза быстрее.

    Легко заметить, что с удорожанием стоимости промышленного оборудования и промышленной продукции ущерб, наносимый загрязнением воздушного бассейна, будет неуклонно возрастать. Более того, оказывается, что уже сейчас целый ряд наиболее передовых отраслей промышленности, таких как электроника, точное машиностроение и приборостроение, испытывают серьезные затруднения в своем развитии на территории городов. Предприятиям этих отраслей приходится затрачивать немалые средства на очистку воздуха, поступающего в цеха, и, несмотря на это, на производствах, расположенных в крупных городах, нарушения технологии, вызванные загрязнением воздушного бассейна, учащаются с каждым годом. Но даже если в цехах при производстве высокоточной и высококондиционной продукции можно создать условия, близкие к идеальным, то, выходя за пределы цеха, она начинает подвергаться разрушающему воздействию загрязняющих веществ и может быстро терять свое качество.

    Таким образом, загрязнение воздушного бассейна становится реальным тормозом научно-технического прогресса в городах, действие которого будет постоянно усиливаться  по мере повышения требований к чистоте  технологий, росту точности промышленного  оборудования и распространению  микроминиатюризации.

    Подобный  же рост ущерба наблюдается при ускоренном разрушении фасадов зданий в загрязненной атмосфере городов. 
 
 
 
 
 
 
 

 

Шумовое загрязнение городов

    Наряду  с загрязнением воздушного бассейна на здоровье человека отрицательно сказываются многие другие факторы окружающей среды городов. Шумовое загрязнение в городах практически всегда имеет локальный характер и преимущественно вызывается средствами транспорта – городского, железнодорожного и авиационного. Уже сейчас на главных магистралях крупных городов уровни шумов превышают 90 дБ и имеют тенденцию к усилению ежегодно на 0,5 дБ, что является наибольшей опасностью для окружающей среды в районах оживленных транспортных магистралей. Как показывают исследования медиков, повышенные уровни шумов способствуют развитию нервно-психических заболеваний и гипертонической болезни. Борьба с шумом, в центральных районах городов затрудняется плотностью сложившейся застройки, из-за которой невозможно строительство шумозащитных экранов, расширение магистралей и высадка деревьев, снижающих на дорогах уровни шумов. Таким образом, наиболее перспективными решениями этой проблемы являются снижение собственных шумов транспортных средств (особенно трамвая) и применение в зданиях, выходящих на наиболее оживленные магистрали, новых шумопоглощающих материалов, вертикального озеленения домов и тройного остекления окон (с одновременным применением принудительной вентиляции).

    Особую  проблему составляет увеличение уровня вибрации в городских районах, главным источником чего является транспорт. Данная проблема мало исследована, однако несомненно, что ее значение будет возрастать. Вибрация способствует более быстрому износу и разрушению зданий и сооружений, но самое существенное, что она может отрицательно влиять на наиболее точные технологические процессы. Особенно важно подчеркнуть, что наибольший вред вибрация приносит передовым отраслям промышленности и соответственно ее рост может оказывать ограничивающее влияние на возможности научно-технического прогресса в городах.

Загрязнение водного бассейна

    Загрязнение водного бассейна в городах следует  рассматривать в двух аспектах –  загрязнение воды в зоне водопотребления и загрязнение водного бассейна в черте города за счет его стоков.

    Загрязнение воды в зоне водопотребления является серьезным фактором, ухудшающим экологическое  состояние городов. Оно производится как за счет сброса части неочищенных  стоков городов и предприятий, расположенных  выше зоны водозабора данного города и загрязнения воды речным транспортом, так и за счет попадания в водоемы  части удобрений и ядохимикатов, вносимых на поля. Причем, если с первыми  видами загрязнения можно путем  строительства очистных сооружений бороться эффективно, то предотвратить  загрязнение водного бассейна, производимое сельскохозяйственными мероприятиями, очень сложно. В зонах повышенного  увлажнения около 20% удобрений и  ядохимикатов, вносимых в почву, попадает в водотоки. Это, в свою очередь, может  приводить к эвтрофикации водоемов, которая еще больше ухудшает качество воды.

    Важно заметить, что водоочистные сооружения водопроводов не в состоянии очистить питьевую воду от растворов указанных  веществ, поэтому питьевая вода может  содержать их в себе в повышенных концентрациях и отрицательно повлиять на здоровье человека. Рост химизации  сельского хозяйства неизбежно  будет приводить к увеличению количества удобрений и ядохимикатов, вносимых в почву, и соответственно с этим их концентрация в воде будет  увеличиваться.

    Борьба  с таким видом загрязнений  требует использования удобрений  и ядохимикатов в зонах водосбора  исключительно в гранулированной  форме, разработки и внедрения  быстроразлагающихся ядохимикатов, а также биологических методов защиты растений.

    Города  также являются мощными источниками  загрязнения водного бассейна. В  крупных городах в расчете  на одного жителя (с учетом загрязненных поверхностных стоков) ежесуточно сбрасывается в водоемы около 1 м3 загрязненных стоков. Поэтому города нуждаются в мощных очистных сооружениях.

    Еще в Древнем Риме строили акведуки для снабжения свежей водой и  “Cloaca maxima” - канализационную сеть, бассейна отстойника и тем самым предотвращение засорения канализации и образования продуктов гниения («дортмундские колодцы» и «эмские колодцы»).

    Другим  методом обезвреживания сточных  вод была их очистка с помощью  полей орошения, т. е. спуск сточных  вод на специально подготовленные поля. Однако лишь в середине прошлого столетия начались разработка методов очистки  сточных вод и систематическое  строительство канализационных  сетей в городах.

    Сначала были созданы установки механической очистки. Сущность этой очистки заключалась  в осаждении находящихся в  сточных водах твердых частиц на дно, при просачивании через песчаный грунт сточные воды отфильтровывались  и осветлялись. И только после открытия в 1914 г. биологического ила появилась возможность разработки современных технологий очистки сточных вод, включающих в себя возврат (рецикл) биологического ила в новую порцию сточных вод и одновременную аэрацию суспензии. Все методы очистки сточных вод, разработанные в последующие годы и до настоящего времени, не содержат никаких существенно новых решений, а лишь оптимизируют разработанный ранее метод, ограничиваясь различными комбинациями известных стадий технологического процесса. Исключение составляют физико-химические методы очистки, в которых используются физические методы и химические реакции, специально подобранные для удаления веществ, содержащихся в сточных водах (табл. 2).

    Сточные воды предприятий (например, нефтеперерабатывающих) вначале подвергаются физико-химической очистке, а затем биологической. Содержание вредных веществ в  сточных водах, поступающих на биологическую  очистку не должно превышать определенных значений (табл.3).

    Таблица 2. Физико-химическая очистка сточных вод

       

    Таблица 3. Предельные значения концентрации загрязняющих веществ в сточных водах нефтеперегонных заводов, направляемых на биологическую очистку

       
 

    Таблица 4. Усредненные характеристики просачивающихся вод из хранилищ (свалок) городского бытового мусора (через 6-8 лет после закладки на хранение)

       

    Но  эксплуатация многих станций на основе ила связано со значительными  трудностями. Так, при работе станции  биологической очистки сточных  вод городов образуется около 1,5-2 т отработанного ила в год  в расчете на одного жителя. Использование  этого ила в качестве удобрения  для столовых сельскохозяйственных культур недопустимо, так как  он содержит в себе большое количество токсических веществ, не подлежащих разложению. В настоящее время  такой ил складируется на суше, занимая значительные территории, и вызывает загрязнение почвенных вод. Причем из ила, прежде всего, вымываются наиболее токсические элементы, содержащие соединения тяжелых металлов, представляющие особую опасность для биосферы. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Из металлов наиболее токсичными являются ртуть, медь, цинк, а также кадмий.

    Наиболее  перспективным решением этой проблемы является внедрение в практику технологических  систем, предусматривающих получение  из ила газа с последующим сжиганием  остатков иловой массы.

    Особую  проблему представляет проникновение  загрязненных поверхностных стоков в подпочвенные воды. Поверхностные  стоки городов всегда имеют повышенную кислотность. Если под городом располагаются  меловые отложения и известняки, проникновение в них закисленных вод неизбежно приводит к возникновению антропогенного карста. Пустоты, образующиеся в результате антропогенного карста непосредственно под городом, могут представлять серьезную угрозу для зданий и сооружений, поэтому в городах, в которых существует реальный риск его возникновения, необходима специальная геологическая служба по прогнозу и предотвращению его последствий.

 

Микроклиматические  характеристики городов

    Хозяйственная деятельность, планировка жилых кварталов, ограниченное количество зеленых насаждений приводят к тому, что в городах, особенно крупных, складывается свой микроклимат, который в целом ухудшает его  экологические характеристики.

    В безветренные дни над крупными городами на высоте 100-150 м может образовываться слой температурной инверсии, который задерживает загрязненные массы воздуха над территорией города. Это наряду со значительными тепловыми выбросами и интенсивным нагревом каменных, кирпичных и железобетонных сооружений приводит к нагреву центральных районов города. В зимние безветренные дни перепад температур воздуха между центром и окраинами может достигать 10° С.