7.8. Загрязняющие факторы и эколого-компенсационные мероприятия

Латеральные (горизонтальные) и радиальные (вертикальные) естественные геопотоки является носителями антропогенного вещества и энергии. Латералями двигаются загрязненные воздух, вода и удаляется из города мусора. Еще мощнее выглядят радиалями: нисходящие естественные солнечные энергетические потоки и осадки, в том числе и кислые дожди, дренируемые загрязнены воды; восходящие - отражена от земной поверхности солнечная радиация и обычное тепло, промышленные испарения.

Исследование количественных показателей загрязнения геопотоков и их динамики является одним из важных заданий городских экологов, которые должны составлять экологические балансы и осуществлять экологический мониторинг естественной окружающей среды.

Остановимся на самых характерных типах загрязнений.

Пылегазовые загрязнения. Во время сжигания угля в топках котельных и электростанций в воздух вместе с дымовыми радиалями поступают зола, сажа, серистый и чадный газы. В небольших котельных жилых домов, где уголь сгорает на колосниковых решетках слоями, условия сгорания являются очень неравномерными: то многовато воздух, то его не хватает. Для полного сгорания угля необходимо на каждый его килограмм не менее 15 кг воздуха. Если это соотношение уменьшается, происходит неполное сгорание продуктов и выделение их с дымом. Поэтому в городах с большим количеством котельных и каминов домовых воздуха становится черным вот дыма.

Сегодня небольшие котельные с неполным сжиганием угля изменяют крупные ТЭЦ, в топках которых сжигается раздробленный уголь. Там угольное топливо и воздух подаются в строго постоянных количествах, что обеспечивает достаточно полное его сгорание. Эти процессы контролируют автоматические приборы.

Как отмечено выше, одним из распространенных и опасных химических загрязнителей городского воздуха - серистый газ. Его выделение в атмосферу связано с использованием некачественного топлива, которое часто содержит много золи и серы. Зола - это несгорающие минеральные примеси. Чем низшее качество угля, тем более образуется золы, которая и выбрасывается в атмосферу. Сера, которая находится в этом топливе, полностью сгорает к серистому газу, который и поднимается радиалями в атмосферу, сильно ее загрязняя. Поэтому в качестве топлива лучше использовать малосернистую нефть и мазут, а еще лучше - природный газ, в состав которого не входят ни зола, ни сера.

Однако решение этих вопросов связано с экономическими и финансовыми возможностями городов.

Сжигание топлива в котельных, топках предприятий ТЭЦ ведет к общему загрязнению городского воздуха и создает своеобразный фон. Это часто заметное загрязнение атмосферного воздуха дополняют выбросы промышленных предприятий, качество и количество которых зависят от вида промышленности, мощности, технологических процессов, культура производства и качества и состояния эксплуатации аппаратов из очистки вредных веществ и их выбросов в атмосферу.

Особенности выбросов заводов лучше всего можно охарактеризовать на примере отдельных отраслей промышленности. Как известно, сырьем для предприятий химической промышленности служат нефть, природный газ и попутный газ, который образуется, например, в процессе коксования угля на металлургических предприятиях, а также разнообразные химические вещества и соединения. В атмосферный воздух они попадают через неплотности аппаратуры с вентиляционными выбросами и через оконные отверстия.

В процессе получения серной кислоты в воздух поступают серистый газ, аэрозоль серной кислоты, окиси азота и пыл. На лакокрасочных заводах в воздух выделяются пары разных растворителей бензина, ксилола, толуола, изопропанового спирта и тому подобное. Изготовление искусственных кож и кожезаменителей также связано с использованием разных растворителей, пары которых содержатся в выбросах этих заводов.

Для химических заводов характерным является то, что их выбросы содержат одновременно большое количество разнообразных за своими свойствами химических элементов, которые, взаимодействуя между собой, могут превращаться в другие соединения, - порой еще более вредные для организмов, чем выходные.

Массовыми источниками выбросов в атмосферу являются предприятия цветной металлургии, которые поставляют в окружающую среду пыль разнообразного состава. Например, в отапливаемых газах медеплавильной промышленности содержатся медь, оксиды железа, соединения мышьяка, горна, висмута, кадмия, селена, теллура, фосфора, ртути, цинка, свинца. Выбросы пыли значительно превышают количество готовой продукции (на 1 т черновой меди выбрасывается 2 т пыли).

Значительный процент общего состава пыли приходится на свинец. Например, в дымовых газах плавильных печей в процессе плавки кокса, который содержит медь, количество свинца достигает 10%, а в исходных газах цинковой промышленности - даже 25-50%. Предприятия цветной металлургии являются также источником загрязнения воздушного бассейна серистым газом, который выделяется в процессе подготовки сырья.

Машиностроительные предприятия выбрасывают в атмосферу разные вещества, состав которых зависит от имеющихся цехов. Особенно загрязняют атмосферу литейной, малярные, травильные цеха, выбрасывая пыль, оксиды металлов, разные углеводы, пары кислот и лугов. В цехах из изготовления чугуна, где плавка проходит в печах-вагранках, производство сопровождается выделением большого количества пыли и чадного газа. Кроме того, пыль выбрасывается с вентиляционным воздухом и из землеподготовительных, обрубных, очистительных, выбивных и других участков литейного цеха, где отмечается большое пылевыделение. Для получения 1 т чугунного литья переделывают 8-10 т сыпучих материалов - песка, сухой глины, угольной пыли, и др.

Большое количество выбросов в атмосферу приходится на предприятия строительной индустрии - заводы асфальтобетонные, заводы железобетонных изделий и кирпичного завода и тому подобное. В процессе получения асфальтовой смолы щебень и известняковый камень раздробляют, а затем сушат в специальных сушильных барабанах. Весь этот процесс сопровождается выделением большого количества пыли. Кроме того, как правило, сыпучие материалы - песок, щебень, и др., - сохраняются, открыто на территории завода и в летнюю пору масса пыли подхватывается ветром. Кирпичные заводы и заводы железобетонных изделий также в основном выбрасывают в воздух цементный и пыль, содержащая кварц.

В последние годы среди загрязнителей атмосферного бассейна на главное место выходит автотранспорт, в выхлопных газах которого содержится свыше 60 разных химических веществ: окиси углероду, ароматические углеводы, азот, водород, окиси азоту, альдегиды но др.

Структура этих углеводов зависит от типа двигателя (бензиновый, дизельный или газовый). Преобладают на сегодня автомобили с бензиновыми двигателями, при работе которых в воздух выбрасывается значительное количество окислов углерода и других продуктов неполного сгорания. В то же время автомобили с дизельными двигателями, питанием которых является низкосортное топливо типа мазута, который сжигается при наличии достаточного количества воздуха, выбрасывают в воздух главным образом окиси азоту, сажу и альдегиды с неприятным запахом.

Газобаллоны автомобилей, которые используют газ в качестве топлива, за составом выхлопов подобные бензиновым, но их гораздо меньше, чем в последних. Выхлопные газы старых, технически неисправных двигателей содержат в 3-4 разы больше вредных веществ, чем новых, хорошо отрегулированных двигателей.

Частица выбросов СО, углеводородов , SO₂ и NO₂ с отработанными газами автомобильных двигателей составляет свыше 50 % общего загрязнения атмосферы. Особенно следует обратить внимание на высокий уровень выбросов окисла углерода.

Среди токсичных веществ особенно опасная сажа. Известно, что в отработанных газах дизельных двигателей сажи содержится в 20 раз больше, чем в выхлопных газах карбюраторных двигателей.

Количество автотранспортных выбросов зависит от численности и структуры автомобильного парка города, технического состояния автомобилей и путей, типа двигателей и видов топлива.

Экологические проблемы автотранспорта можно решить путем внедрения таких мероприятий:

- совершенствование рабочего процесса традиционных двигателей внутреннего сгорания;

- использование системы нейтрализации отработанных газов;

- использование новых типов топлива;

- создание более совершенных автомобильных энергоустановок нового типа.

Вообще борьбу за чистоту атмосферного бассейна ведут многими методами, которые можно объединить в две основных группы: пассивные и активные. Пассивные методы обеспечивают относительную чистоту воздуха в данной местности (в квартале, жилищном массиве или на улице), не исключая при этом выбросы вредных веществ в целом. Это, например, проектные решения относительно расположения источников загрязнения относительно жилищной застройки с учетом господствующих направлений ветра или же устроения санитарно-защитных зон или установления высоких труб.

К эффективным эколого-компенсационным мероприятиям в условиях больших городов и промышленных центров принадлежит создания охранительных зон, которое выполняет три основных функции: охранную, социальную и хозяйственную. При этом зеленые полосы исполняют фильтрационную роль, которая зависит от многих факторов:

1. Рационального расположения зеленых насаждений в ландшафте: между источником эмиссии и объектами, которые охраняются; за возможностью ближайшее к населенному пункту; с учетом пересеченной местности.

2. Характера и концентрации загрязнений воздуха: свойств физико-химических эмиссий; степени их концентрации; продолжительности во времени.

3. Создания защитных зеленых насаждений с учетом: стойкости древесных пород к загрязнению окружающей среды; структуре (вертикальной и горизонтальной) лесных фитоценозов; характеру радиальных и латеральных потоков; "пороговости" - реакции растительности на загрязнение.

Активные методы вообще исключают или доводят до минимума величину выбросов в атмосферу путем предыдущей очистки сырья от токсичных примесей, очистки производственных выбросов от пыли, аэрозолей и вредных газов, переходу ао безотходных технологий и тому подобное.

Радиоактивное загрязнение, подобно пылегазового, переносится радиальными и латеральными воздушными потоками. Временами их переносит водород латерали. Продукты радиоактивного распада поступают из атмосферы на землю с атмосферными осадками и в основном концентрируются в верхнем слое почвы толщиной до 15 см.

Животные организмы способны поглощать из мест произрастания радиоизотопы и избирательно концентрировать их во внутренних органах. При этом их радиоактивность часто превышает радиоактивность окружающего среды. Например, радиоактивность планктонных организмов в 50 тыс. раз больше, чем воды, в которой они живут, а концентрация радиоактивного фосфора у пресноводных рыб в 20-30 раз, а у водоплавающих птиц в 50 раз выше, чем в водоеме.

О колоссальной энергетике радиальных и латеральных радиоактивных потоков свидетельствуют последствия взрыва на Чернобыльской АЭС: полностью была нагрязнена территория, площадь которой равняется Бельгии и Нидерландов вместе взятым. В то же время воздушные латерали переносили радиоактивные частицы на десятки и даже сотни тысяч километров. Доказана способность лесного биогеоценоза поглощать радионуклиды.

Звуковые латерали. Звуковая энергия как физическое явление в виде звуковых волн переносится в воздухе. Нежелательный звук называют шумом. Эксперты из акустики называют его невидимым загрязнениям.

Звук распространяется волнами с наибольшей высотой или наибольшей частотой, или имея наиболее короткую длину волны и низкую частоту звука. Звук переносится ветром. Уровень перенесения звука зависит от плотности и влажности воздуха, через который он проходит.

Выделяют три элемента: звук – трансляция – прием. Конечно, в роли приемника выступают человек или животное, но это может быть часть какого-то механического оборудования или перегородка (металлическая, пластиковая и тому подобное).

Шум может поступать из разных источников - линейных или точечных. Линейные источники - автомагистрали или железные дороги, точечные, - рынки, центральные площади, стадионы, дискотеки, аэропорты, железнодорожные узлы с сортировальными станциями, промышленные предприятия и тому подобное.

Например, интенсивность шума при движении поездов, работе сортировальных станций, компрессоров и другого оборудования предприятий железнодорожного транспорта достигает 90-100 дБа и сверх, что значительно превышает допустимые уровни и негативно отражается на здоровье людей. Лишь в отдалении 300 м от железной дороги уровень шума приближается к фоновому.

С целью нейтрализации латеральных шумовых потоков осуществляют специальные градостроительные мероприятия, которые дают максимальный эффект при комплексном их использовании, в частности, отдаляют жилые дома от проезжей части; в качестве шумозащитных экранов вдоль магистрали располагают сооружения торгового и коммунального назначения (составы, магазины, искусные, небольшие бесшумные предприятия), общественные здания. Вдоль автострад создают инженерные шумозащитные стены - экраны, насыпи и специальные полосы зеленых насаждений.

Снижение уровня шума с помощью растений зависит от породы (табл. 7.11), конструкции, плотности посадок и кроны, спектрального состава шума, погодных условий и тому подобное.