2. Среди новых способов сжигания угля метод сжигания в псевдоожиженном (кипящем) слое является предпочтительным в смысле борьбы с выбросами в атмосферу.

При этом способе уголь сжигают в смеси с песком и известью, которая постоянно как бы кипит под действием вдуваемого снизу воздуха. В результате S взаимодействует с известью и удаляется золой.

Но чтобы внедрить на существующих ТЭС этот метод, их пришлось бы переоборудовать (Это не рентабельно). Но при сооружении новых ТЭС это необходимо использовать.

3. Наиболее экономически целесообразным представляется применение скрубберов. Это жидкие фильтры. Газообразные продукты сгорания пропускаются через распылённый водный раствор извести. В результате SO2+Cа(OH)2→CaSO 4 + H2O

Скрубберы весьма эффективны в борьбе с выбросами в атмосферу и не очень дороги. Но при всех случая выбор метода и конструкции сероулавливающей установки должен производится на основании технико-экономического расчёта.

Кроме того, для уменьшения выбросов в атмосферу S-содержащих соединений из ТЭС, надо подумать об альтернативных источниках энергии (солнечные батареи, ГЭС, ГАЭС,АЭС, ПЭС).

7

Влияние загрязнений на здоровье людей и окружающую среду.

В периоды, когда загрязнение достигает высокого уровня, многие люди жалуются на головные боли, раздражения глаз и носоглотки, тошноту и общее плохое самочувствие. На слизистые оболочки, по-видимому, действует в основном озон. Присутствие аэрозолей к-ты, гл. образом серной, георрелирует с учащением приступов астмы. Из-за угарного газа возникает ослабление мыслительной деятельности, сонливость и головные боли. С высокими уровнями взвесей, действующими длительное время связывает респираторные заболевания и рак легких. Но все эти факторы могут в разной степени влиять на разные аспекты здоровья.

Среди загрязняющих воздух газов встречаются и смертельно ядовитые при высоких концентрациях, но такие концентрации не достижимы вне помещений. Однако дополнительный стресс для человека в ослабленном состоянии может оказаться роковым.

Многие вещества, загрязняющие воздух, являются канцерогенными. Однако четких доказательств их действия нет. Было установлено, что единственный фактор, бесспорно коррелирующий с числом серьезных многих заболеваний – это курение (показать картинки из Небела). Когда исследования провели для курящих и некурящих отдельно: у курящих живущих и в загрязненном городском и чистом сельском воздухе легочные заболевания оказались распространены примерно одинаково. Однако, курильщики в загрязненном воздухе больше подвержены заболеваниям легких, чем при отсутствии загрязнений. Т.е. курение и загрязнение воздуха обладает сильным синергическим эффектом.

Некоторые заболевания, сопутствующие загрязнению воздуха на данном производстве, также синергически отягощаются курением. Например, «черная болезнь» легких у курящих шахтеров. Заболевания легких среди тех, кто работает с асбестом, также преобладает у курильщиков.

Заслуживающим особого внимания загрязнителем является свинец. В начале 80х годов обнаружено, что повышенное содержание Pb распространено очень широко и встречается в организмах как взрослых, так и детей. В дальнейшем установлена корреляция умственной отсталости у детей и гипертония у взрослых с высоким содержанием Pb в крови. Поэтому в США уже с 1988г. Запрещено использование бензина со свинцовосодержащими добавками.

Несколько слоев о влиянии загрязнения атмосферы на окружающую среду города. Оказывается, растения значительно более чувствительны к загазованности воздуха, чем люди. Это хорошо видно в городах с развитой промышленностью. Так, с подветренной стороны металлургических и химических заводов или электростанций, работающих на угле, обнаружены обширные пространства сильно поврежденной растительности. Это от действия SO2. Вымирание растительности в городах – следствие, живым образом, влияние озона и др. фагохимических окислителей.

При этом надо отметить, что многие растения выносят стресс до определенного уровня без видимых последствий, но далее при даже слабом увеличении концентрации (или длительном воздействии) загрязнителя увеличивается предел устойчивости вида и это ведет к резкому падению его прироста или вымиранию. Эта точка называется критическим уровнем. А когда устойчивые виды гибнут, а их место в ходе экологической сукцессии занимают другие более устойчивые виды, экологи не сомневаются, что широкомасштабные изменения (в т.ч. ландшафтов) уже происходят в результате загрязнения воздуха.

8

Экологическая безопасность населения.

Принципы устойчивого развития, принятые в 1992 г. На экологическом форуме в Рио-де-Жанейро как стратегию развития человечества на XXI век, предполагают обеспечение такого развития антропогенной деятельности на нашей планете, при котором достигается гармония между удовлетворением возрастающих потребностей увеличивающегося населения земли и поддерживающей эти потребности емкостью биосферы, что позволит нормально развиваться настоящему поколению человечества и не ущемляет возможностей будущих поколений.

Вы учитесь на факультете ГСХ. Любой город тоже должен развиваться по принципам устойчивого развития по всем компонентам городской среды:

Воздушная среда;

Водная среда;

Литосфера (почво-грунты);

Биота.

Воздушная среда городских поселений постоянно ухудшается из-за негативных воздействий от различных источников загрязнения.

Отличие природных источников загрязнения состоит в том, что даже при значительной интенсивности (что бывает редко) они не оказывают существенного влияния на экосистему города.

К искусственным антропогенным источникам загрязнений относят промышленные, транспортные и бытовые выбросы, которые могут быть в виде газов, пыли и сажи.

В настоящее время на каждого жителя промышленно развитых стран ежедневно в атмосферу выбрасывается свыше 2,25 кг различных загрязнителей, в том числе 1,5 кг/чел газообразных и 0,75 кг/чел твёрдых.

Чистый сухой воздух состоит из механической смеси не взаимодействующих между собой газов (%): 78,08 - N2%; 20.95 - O2; 0.035 - CO2 и 0,94% остальные газы (H2, инертные газы и др.). В результате загрязнений состав и концентрация газов в атмосфере может меняться. Очень важно сознавать, что загрязнение атмосферы это не одна, а множество примесей к основным компонентам воздуха. Боле того количество каждого конкретного загрязнителя сильно меняется в зависимости от расстояния до его источника, направление ветра и погодных условий. Таким образом, состав и концентрация смеси, воздействию которой мы подвергаемся, меняются изо дня в день, каждый час и от места к месту. Значит, последствия, наблюдаемые нами, практически никогда не вызываются единственным загрязнителем, а результатом комбинированного воздействия смеси загрязнителей.

Таким образом, на равновесии воздушной среды в экосистеме города влияют различные факторы. В частности состав и концентрация компонентов газовой смеси атмосферы, давление и температура.

В результате природных и технобиогенных процессов происходят изменения физико-химических процессов, происходящих в атмосфере.

В данном курсе мы рассматриваем в основном химическое загрязнение (появление новых химических веществ и повышение концентрации существующих)

Загрязнения атмосферы подразделяют на первичные и вторичные.

Первичные – это выбросы, непосредственно поступающие в атмосферу от различных источников. Это в значительной мере продукты сжигания угля, бензина и др. жидкого топлива, а также отходов (бумаги, пластика и др.) При полном сгорании топлива образуется : CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

Однако, окисление редко происходит до конца. Часто образуется угарный газ СО. Выбросы NO, SO2,H2S также первичные.

Вторичные – это продукты образования из первичных (за счёт дальнейших реакций в атмосфере). Часто они бывают более опасными и токсичными, чем первичные. NO2 и SO3 – это уже вторичные загрязнители, которые при взаимодействии с парами воды образуют аэрозоли H2SO4 и HNO3.

Озон является также вторичным загрязнителем.

Он образуется: NO2 → NO + O

O + O2 → O3

В принципе процесс этот обратим:

O3 + NO → NO2 + O2

NO2 + O → NO + O2

Но это только в случае отсутствия других факторов. В присутствии же углеводородов NO реагирует с ними, что влечёт 2 неприятных последствия:

Образуются очень агрессивные и вредные органические соединения – пероксиацилнитраты (ПАН), которые также как озон являются фотохимическими окислителями (за счёт hυ)

NO с помощью углеводородов связывается и происходит накопление O3.

Таким образом можно выделить восемь наиболее опасных загрязнителей атмосферы:

Взвеси и пыли. Представляют собой крошечные частицы и капли, находящиеся в воздухе во взвешенном состоянии. Мы наблюдаем их в виде дыма или смога. Взвеси могут переносить другие загрязнители, растворённые в них или приставшие к их поверхности.

Углеводороды и другие органические соединения. Эта группа включает в себя бензин, растворители и растворы органических веществ, переходящие в воздух в виде паров.

Угарный газ (CO) Очень ядовит.

Оксиды азота.

Оксиды серы (в основном SO2) SO2 ядовит как для растений, так и для животных.

Свинец и другие тяжёлые металлы.

Озон и другие фотохимический окислители. В стратосфере озоновый экран защищает от УФ-излучений. Но в тропосфере - высокотоксичен для растений и животных. Пример «загрязнитель-вещество, оказавшееся не на своём месте».

Кислоты (H2SO4 и HNO3) Образуют кислотные дожди и туманы.

Выброс твёрдых частиц в атмосферу.

Переход теплоэнергии на сжигание низкокачественного высокозольного топлива увеличивает количество золошлаковых отходов, усложняет систему очистки продуктов сгорания от мелких частиц, выбрасываемых через дымовую трубу, и увеличивает выброс частиц в атмосферу.

Концентрация твёрдых частиц в потоке продуктов сгорания зависит от свойств топлива и способа его сжигания.

Например, экибастузский уголь имеет зольность 38%, теплотворную способность 4000 кикл/кг, а донецкий 20,9% и 6030 кикл/кг. Поэтому при одинаковых условиях сжигания частиц золы в дымовых газах в первом случае будет ~ в 2,7 раза больше. Так при сжигании топлива в топке осаждается 60-75% золы, а 25-40% должно уноситься ( из ~ половины оседает в газоходах, а вместе с дымом уносится всего 10-15%). В топках с жидким шлакоудалением осаждается 40-60% золы, а в циклонных топках – до 80%, а значит уменьшается вынос её в атмосферу.

Сильно загрязняют атмосферу твёрдыми частицами и другие отрасли промышленности. Например, большие выбросы происходят при проведении открытых горных работ, открытой добычи сырья, при производстве строительных материалов . Образующееся в карьере при взрывных работах облако пыли и газов распространяется на 10-12 км.

Добытый уголь, щебень, другие горные породы,, строительные материалы и другие сыпучие материалы часто доставляют в открытых вагонах (для удобства погрузки и разгрузки). При этом за загруженном составом, скорость которого 80-120 км/час , тянутся шлейфы «чёрной вьюги». Выдуваются сотни тысяч тонн угольной и другой пыли, в том числе и строительных материалов. Много теряется при перегрузке и хранении. И всё это попадает в атмосферу, а затем осаждается на почву.

Угарный газ.

В незагрязненном воздухе уровень содержания СО невелик. Важнейшим источниками СО являются автомобильный транспорт и ТЭС (продукт неполного сгорания). СО может окисляться О2 воздуха до СО2, но эта реакция протекает чрезвычайно медленно. Кроме того СО удаляется из воздуха, поглощаясь микроорганизмами почвы, диффундирует в стратосферу, откуда удаляется вступая в реакцию с реакционноспособными атомами и молекулами. Среднее время пребывания СО в атмосфере до 6 месяцев. Молекулы СО химически не активны, но обладают специфической способностью прочно связываться с гемоглобином крови – белком, выполняющим роль переносчика кислорода. Эта способность у СО в 210 раз выше, чем у О2. В результате загрязнения воздуха СО способствует развитию сердечных болезней, что особенно часто наблюдается у курильщиков. Резкое повышение [СО] может привести к летальному исходу.

Диоксид углерода.

Одной из функций атмосферы является защита поверхности Земли от губительного действия излучений, а другой функцией является поддержание относительно постоянной и умеренной температуры у поверхности Земли.

Земля находится в тепловом равновесии со своим окружением. Это значит, что Земля излучает в космическое пространство энергию со скоростью, равной скорости поглощения солнечной энергии.

Большая часть этого излучения задерживается парами СО2 и Н2О, поглощающими его в ИК- области, тем самым эти компоненты не дают в ночное время, когда Земля излучает энергию в космос и не получает солнечной рассеиваться теплу и поддерживают пригодную для жизни равномерную температуру у поверхности Земли. Пары Н2О играют важную роль в поддержании температуры атмосферы энергии. Поэтому в пустынях днём очень жарко, а ночью - очень холодно.

Что касается СО2, то в настоящее время для обеспечения огромного количества энергетических потребителей сжигается большое количество ископаемого топлива, завершая круговорот СО2 . При этом сильно возрастает [СО2] в воздухе, и его поступление превышает поглощающую способность существующих растений. Это чревато серьёзными климатическими последствиями.

Избыточный СО2 ( в отличие от других компонентов атмосферы) поглощает ИК – излучение ( тепловая энергия, преобразовавшаяся из световой). При этом СО2 нагревается, в свою очередь нагревая атмосферу в целом. Значит , чем больше в ней СО2 , тем больше ИК – лучей будет поглощено, тем теплее она станет. Это и есть парниковый эффект.

Это приведёт к таянию льдов, повышению уровня мирового океана, затоплению прибрежных территорий, переселению людей, а также к перемещению агроклиматических зон. Например, в средних широтах (зона с/х) естественные осадки могут значительно сократиться, а значит, летом станет жарче, испарения с почвы увеличатся, сами почвы пересохнут, а ветры поднимут их частицы в атмосферу (пыльные бури).

Автотранспорт сильно загрязняет городскую среду, выбрасывая топливо оксидов азота (30%) в воздух ~ 95% оксидов углерода и ~ 65 % углеводородов. Кроме отработанных газов двигателей атмосфера загрязняется парами топлива ( из баков, карбюраторов и др.), продуктами износа шин и тормозных колодок. Все органические вещества окисляются О3 или О. Продуктами окисления являются альдегиды и пероксинацилнитраты (ПАН), которые являются очень вредными веществами, раздражающими глаза, затрудняющими дыхание.

Автомобильный транспорт, использующий этилированный бензин, является также основным источником выбросов высокотоксичных соединений свинца. В 1 л бензина содержится до 0,4 г Pb. По данным США при существующем парке автомобилей в атмосферу ежесуточно выбрасывается до 2000 тонн свинца, что составляет 1/6 часть его добычи в стране.

Одним из наиболее токсичных выбросов в атмосферу является бензопирен. Это канцерогенное вещество имеет свойство кумулироваться в организме и способствует заболеванию раком. При сжигании природного газа (при неправильном режиме) может образовываться 1-10 мкг/100 м 3 бензопирена, а при сжигании мазута до 50-100 мкг/100 м 3 .Общий выброс бензопирена в атмосферу Земли оценивается до 20 тыс. тонн в год. По расчётам учёных, во взвешенном состоянии в атмосферном воздухе нашей страны находится до 5 тыс. тонн бензопирена, ртути, мышьяка, Pb, Cd, фенолов, фреонов и других весьма опасных веществ.

Роза ветров.

На температурно-влажностный режим, а значит и воздушную среду экосистемы города (региона) оказывает большое влияние скорость ветра.

Во влажных районах ветер способствует увеличению долговечности здания, так как ускоряет просушивание строительных конструкций.

Направление ветра является определяющим фактором при решении вопросов планировки города: выбор направления улиц с учётом обеспечения лучшего проветривания городских территорий , расположение промышленных зон и жилых кварталов.

Направление ветра определяется по стороне горизонта, откуда он дует. Для обозначения этих сторон горизонт делят на 8 главных направлений (румбов) – С, Ю,В,З.,СВ,ЮЗ,ЮВ,СЗ (схема2). Если на каждом из этих румбов отложить в масштабе от центра отрезки, характеризующие в % повторяемость ветров по этим направлениям и соединить концы прямыми линиями, то получится графическое изображение повторяемости ветров, называемое розой ветров.

Скорость ветра измеряют в м/с или баллах. Графически скорость ветра по румбам изображается в виде розы скоростей ветров (схема). Эти розы дают полную картину о ветровом режиме : как о господствующем направлении, так и о его скорости.

Розы ветров составляют отдельно для зимы (января) и лета (июля).

Оценка уровня загрязнений.

Уровень загрязнений определяется 3-мя факторами:

Поступлением загрязнений в атмосферу;

Объемом пространства, в котором они рассеиваются;

Организмы способны без вреда для себя переносить я;

Механизмами удаления загрязнений из воздуха, присутствие определенных загрязняющих веществ.

Содержание их, ниже которого болезненные реакции не наблюдаются, называют пороговым уровнем. При больших количествах проявляются последствия для здоровья.

Они зависят от концентрации загрязняющего вещества и длительности его воздействия (эксплуатации). При короткой экспозиции переносимые более высокие уровни загрязнителей, т.е. пороговые значения для них выше и они могут понижаться при более длительном воздействии. Поэтому важно понимать, что главное не присутствие в атмосфере загрязнителя, а получаемая доза. Под ней понимается произведения концентрации на экспозицию. Т.о. можно перейти от качественных показателей уровня загрязнений к количественным. Основным количественным показателем, используемым в нашей стране для контроля качества биосферы (в т.ч. атмосферы) является – допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ. Это min действующая концентрация (доза), при которой проявляются свойства вредного вещества, т.е. верхний предел лимитирующих факторов, при котором содержание вещества выходит за допустимые границы экологической ниши человека.

ПДК - это ГОСТ (закон).

Мы сегодня рассмотрим только ПДК воздушной среды. Раздельное нормирование содержание примесей вредных веществ предусматривает разделение ПДК. Необходимость раздельного нормирования примесей обусловлена условиями восприятия вредных веществ людьми: на промышленных предприятиях дышат здоровые люди, проходящие регулярно мед. Осмотр, а в населённых пунктах близ этих предприятий дышат как взрослые, так и дети, пожилые и больные, беременные женщины и др.

Для санитарной оценки воздушной среды используют седующие показатели:

ПДКр.з. – пдк химического вещества в воздухе рабочей зоны мг/м3. Эта концентрация при ежедневной (кроме выходных) работе в пределах 8 час. (или др.), но не более 40час. В неделю, в течение всего рабочего штата не должна вызывать заболевания или отколонения в состоянии здоровья. Р.з. считается пространство, U=2м над уровнем пола или площадки, на которой находится место постоянного ли временного пребывания работающих.

ПДКа.в. – это максимальная концентрация в атмосфере, которая при воздействии на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного влияния (в т.ч. последствия и на окружающую среду) мг/м3 .

ПДКм.р. – максимальная разовая мг/м3 это концентрация при вдыхании в течение 30 мин. Не должна вызывать рефлекторных реакций в организме человека.

ПДК сс -среднесуточная в воздухе населенных мест мг/м3. Эта концентрация не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при долгом (годы) вдыхании.

Кк - коэффициент кумуляции – это отношение концентрации, вызывающей токсический эффект при однократном воздействии, и суммарной концентрации вещества, вызывающий этот же эффект при длительном воздействий загрязнений (в помещениях) воздуха.

Химические соединения, поступающие в воздух рабочей зоны предприятий, могут считать причиной острых и хронических, отравлений, а также различных отклонений в состоянии здоровья работающих. Химические вещества в воздухе могут находится в виде газов, паров и аэрозолей.

ПДК р.з. должны быть установлены для тех соединений, содержания которых в воздушной среде может обладать вредным для здоровья действием. При контроле воздушной среды производ. помещений окр-ия ПДКм.р.

Кк определяется на основании анализа средних значений, полученных в результате многократных исследований в течение всего рабочего дня, а также более длительного времени.

Кроме производственных помещений воздушная среда общественных зданий, учреждений, дома тоже содержит много загрязнений. У проблемы загрязнения воздуха у проблемы загрязнения помещений три аспекта:

Во-первых, все больше веществ и оборудования, используемых дома и в офисах выделяют потенциально опасные испарения;

Помещения становятся все более и более герметичными, следовательно, попав туда загрязняющие веществава, накапливаются до опасных уровней.

Экспозиция загрязнения внутри помещения гораздо длительнее, чем на открытом воздухе. В среднем, человек, проводящий 70-80% своего времени в помещении, причем у тех, кто более уязвим для загрязнения (маленькие дети, беременные, пожилые, хронически больные) этот % еще выше.

Существует много источников загрязнения воздуха в помещениях:

формальдегид и др. синтетические органические соединения (применяемые для получения связывающего в ДСП, а также в качестве пластификаторов для пористой резины и пластиковых обивочных материалов):

продукты неполного сгорания топлива, при герметизации помещений небезопасно даже полное сгорание топлива, т.к. понижается О2 в воздухе;

испарения жидкостей для мытья посуды и сантехники; испарения клеев и др. химикатов, используемых для поделок;

аэрозоли всех видов (в т.ч. освежители воздуха и дезинфицирующие средства);

асбест (природный материал), используемый в качестве теплоизоляционного материала для обкладки труб парового отопления, переслаивания перекрытий в общественных зданиях, в качестве кровельного материала асбестовой пыли связано с раком легких, который может проявиться через 20-30 лет после экспозиции. В США, Японии и др. с середины 70х годов ведется компания за удаления асбеста из цокольных помещений и др. общественных зданий. Но эта программа выполняется медленно ( у нас нет!);

курение: оно несет значительно больший риск, чем среднее воздействие любого из перечисленных веществ.

Загрязнение атмосферного воздуха.

ПДК химических соединений в атмосферном воздухе устанавливаются в основном на двух показателям: ПДКм.р.(30мм) и ПДКсс.(24мм) Наиболее важные ПДКсс, превышение их указывает на возможное неблагоприятное и токсичное действие различных веществ.

ПДКм.р. устанавливается для веществ, обладающих преимущественно раздражающим и рефлекторным действиям. Среди нормативных показателей широко применяется еще ПДВ.

ПДВ – предельно допустимый выброс загрязняющих веществ в атмосферу, при котором обеспечивается соблюдение гигиенических нормативов в воздухе населенных мест при наиболее неблагоприятных условиях для рассеивания.

Строгое соблюдение величины ПДВ, устанавливаемого для каждого предприятия, обеспечивает выполнение санитарных нормативов и является сегодня одним из наиболее действенных средств охраны воздушного бассейна.

Современный большой город оказывает существенное воздействие на приземной слой атмосферы. Основными результатами этого воздействия являются загрязнение микроклиматических особенностей город по сравнению с фоновыми климатическими. Гелиерактурные различия на территории города в основном 3-мя факторами:

адвекцией тепла (перемещением по горизонталям);

радиационным балансом;

теплопроводностью подстилающей поверхности неодинаковая теплопроводность подстилающей поверхности и степень увлажнения ( а значит, и величина испарений) в городе и пригороде приводит к тому, что под влиянием адвекции может меняться не только фон температур района, но и микроклиматические разности температур.

Среди метеорологических факторов, определяющих рассеяние примесей в атмосфере, прежде всего, необходимо отметить ветровой режим.

В городе происходит ослабление скоростей ветра. При слабых ветрах (до 2 м/с) характеристики диффузии примеси в атмосфере не велики, и повторяемость слабых скоростей ветра необходимо учитывать как фактор, затрудняющий рассеяние примесей и способствующий их накоплению.

Значительную роль в накоплении загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы играет вертикальный профиль температуры. Приземная инверсия в сочетании со слабой скоростью ветра создает условия застоя, когда концентрация примесей в атмосфере может достичь очень высоких значений даже от слабого источника за счет эффекта накопления (кумуляции). Установлено, что повторяемость приземных инверсий связана с повторяемостью слабых скоростей ветра. И, кроме того, отмечено, что накопление примесей в атмосфере, обусловленное слабыми ветрами и приземными инверсиями, усиливается в условиях туманов. Туманы, смешиваясь с загрязняющими веществами в атмосфере, создают смоговые явления.

Т.о. к основным метеорологическим параметрам, способствующим накоплению загрязняющих веществ в атмосфере, можно отнести слабые скорости ветра, и инверсии и туманы.

Многолетние метеорологические наблюдения в Москве показали, что в северных районах города (по данным метеостанций Шереметьева, Лосиноостровская, Чкаловская) явно преобладают метеоусловия, способствующие рассеянию и эффективному удалению из атмосферы примесей. В таких районах наблюдается меньшая повторяемость слабых скоростей ветра и туманов. Зато, осадков здесь выпадает больше.

В южном районе (метеостанции Солнечная, Ленино-Дачное, Домодедово) напротив, наблюдается наибольшая повторяемость слабых ветров и туманов и сравнительное уменьшение количества осадков.

Повышение загрязнения в южных районах г. Москвы позволяет сделать вывод, что наличие здесь крупных источников загрязнения атмосферы приводит к повышенному ( по сравнению с другими районами города) уровню загрязнения атмосферы, что подтверждается ситуацией в юго-восточных районах столицы.

Центр Москвы в среднем на 2-4 градуса теплее других районов города. Очаг тепла, существующий над центром, создает особую местную циркуляцию, которая способствует перемещению воздуха, а значит, и загрязнения с окраин к центру. В центральной части города максимальны повторяемость штилей. Ослабление скорости ветра в центральных и Ю-В районах города создает здесь неблагоприятные условия, связанные с застоем воздуха. Наличие здесь крупных промышленных предприятий на фоне этого осложняет экологическую обстановку.

9

Организация городского движения.

Транспорт выполняет функцию связи между основными элементами города -жилыми районами, местами труда и отдыха. С ростом территорий городов вопросы хорошо организованного городского движения приобрели первостепенное значение в градостроительстве.

Важным элементом в проблеме городского движения является предохранение условий жизни населения от «эрозии движения». Движение транспорта весьма негативно воздействует на эти условия, в частности на безопасность пешеходов. Шум от движения, загазованность и вибрация зданий делают городские транспортные магистрали для повседневной жизни мало удобными.

Понятие доступность означает возможность для автомашин быстро и легко проехать к месту своего назначения остановиться там.

В основном в проблеме городского движения есть два плюса: доступность и условия жизни населения. При этом они как бы противоречат друг другу: можно улучшить доступность улиц, увеличив объем и скорость движения, но это наверняка ухудшит условия жизни горожан. Наоборот, можно удалить движение с улицы - это улучшит окружение горожан, но ухудшит доступность. В современных условиях каждая городская территория должна иметь соответствующую окружению организацию движения.

Под городским движением понимается совокупность процессов движения транспортных средств и пешеходов по городским улицам. В городском движении в качестве пешеходов или пассажиров участвует все население, независимо от возраста.

Следует отметить, что система улиц и движения по ним в старых городах логически развивалась на основе дифференцированного движения по торговым улицам, транзитным дорогам и по улицам, где располагались жилые дома. Рыночный обмен, потребности обороны, разделение жилой территории в зависимости от социальных групп, а также цеховое устройство были теми элементами, которые определяли движение по уличной сети старых городов. В настоящее время а/транспорт и применение новых видов энергии коренным образом изменили условия городского движения. Количество населения в городах возросло во много раз. Размеры уличного движения, вид транспорта, скорость движения изменились, а форма улиц и ширина различных элементов улиц в старых городах остались прежние. Поэтому возникли серьезные трудности в движении транспорта и пешеходов, особенно в центральных районах.

В частности, организация современного городского движения представляет особые требования к размещению зданий административного и культурно-бытового назначения. Известно, что во многих городах проведены значительные работы по реконструкции улиц и площадей, а между тем затруднения для движения транспорта и пешеходов продолжаются увеличиваться.

Большая концентрация зданий, притягивающих людские потоки, является главной причиной того, что в часы пик транспорт движется в центральных городских районах очень медленно, а в ряде крупных городов - не быстрее, чем пешеход. Часто это обстоятельство повышает количество несчастных случаев. Поэтому следует избегать при новом строительстве лишнего сосредоточия административно-общественных зданий в центральных районах городов.

Организация пространства современного перекрестка или площади значительно сложнее, чем это было лет 15 тому назад. Теперь прекрасной площадью будет та, которая будет удобна для движения. Кроме того, характерным для старых городов было наличие многочисленных выездов из кварталов на основные магистрали, застройка углов перекрестков без учета видимости для водителей.

Организация и безопасность движения не обеспечиваются многочисленными знаками, т.к. эти средства служат лишь для упорядочивания, а не для радикального решения вопросов городского движения. Новое содержание уличного движения требует новых методов его организации.

Опыт организации движения в крупных городах показывает, что прямолинейность городских путей – одно из условий обеспечения скорости, удобства и безопасности движения. Поэтому в плане крупных городов вводят улицы – дна – метры, хорды и диагонали, особенно при наличии транзитного транспорта.

Наибольший удельный вес транзитного а/транспорта наблюдается в малых городах, расположенных на трассах международных магистралей. Упорядочение условий пропуска транзитного движения достигается путем устройства полукольцевых магистралей.

Быстрый рост территории городов и расселение значительного количества жителей в новых городских районах вызывает увеличения размеров движения всех видов транспорта.

Перегрузка транспортом уличных магистралей осложняется диспропорцией между новой современной сетью магистралей в застраиваемых районах и сложившимся за столетия узкими улицами в центре городов.

Организация перевозок населения, всемерное повышение скорости сообщения и безопасности движения являются одними из главных задач градостроительства. В решении этих задач основой служит не столько расстояния, сколько вопрос времени, затрачиваемого жителями для преодоления этих расстояний.

При интенсивном движении и принятом обычном цикле работы, светофоров транспорт вынужден останавливаться на перекрестке и простаивать Не считая потери времени, это вызывает перерасход топлива, дополнительный износ резины, тормозов и сцепления, а также дополнительные выбросы СО.

Наблюдения показывают, что пропускная способность перекрестка почти прямо пропорциональна ширине проезжих частей пересекающихся улиц. Как и при расчете пропускных способностей проезжих частей улиц, перекрестки следует рассчитывать на полосы движения. При регулируемом движении пропускная способность перекрестка равна количеству беспрепятственно пропускаемых автомобилей по одной полосе движения при зеленом сигнале светофора.

Независимо от размеров движения некоторая часть машин уменьшает скорость для поворотов, обязательно оказывая влияние на весь поток движения транспорта на улице. На перекрестках из-за остановок и маневрирования средняя скорость движения транспорта также снижается.

Когда размеры движения на пересекающихся улицах приближается к предельной пропускной способности перекрестка, очевидна необходимость реконструкции, в частности, устройства пересечения на разных уровнях. Однако это решит вопрос организации движения только для данного перекрестка, и окажется, что устройство одного пересечения не всегда улучшает движение на всей магистрали.

Перекрестки, как и улицы, можно классифицировать по признакам, которые зависят:

от ширины пересекающихся улиц и количества полос движения по проезжей части каждой из них;

от места расположения перекрестков в городе (в центре или периферийном районе);

от наличия трамвайного движения на перекрестке.

И с учетом количества и соотношения разных видов транспорта, наличие остановок для пассажиров, кривых и левых поворотов и пешеходного движения, можно определить пропускную способность каждого перекрестка.

Градостроительная практика показывает, что особое внимание должно быть уделено радиусам закрепления улиц на перекрестках и размещению угловых зданий. Построение для перекрестков треугольников видимости является обязательным мероприятием.

В понятие удобств поездки для жителей города входят удобства подхода к остановке и безопасность посадки. Наибольшую опасность для пассажиров представляет трамвай, т.к. посадка в вагоны в большинстве случаев происходит на проезжей части улицы.

На главных трамвайных магистралях следует продуманно размещать места остановок троллейбусов и автобусов, не создавая затруднений для движения автотранспорта.

Пассажиры, проезжающие в разных видах транспорта, условно занимают на проезжей части улицы различную площадь. Величина этой площади в м2 приходящуюся на одного пассажира при движении с фактическими скоростями, следующие:

Легковой автомобиль – 40м2

Автобус - 4,2м2

Троллейбус - 3,9м2

Трамвай -3,3м2

Т.е. наиболее экономическими в этом смысле являются средства общественного транспорта.

Большое интерес для градостроительства представляет определение скорости сообщения. Вопросы обеспечения надлежащей скорости сообщений должны иметь решающее значение в организации современного городского движения.

Основными факторами в этом вопросе, кроме размеров движения и видов транспорта являются: трассы и продольные профили улиц; количество перекрестков и членение поверхностей улиц на составляющие элементы, а также размещение и характер застройки на углах перекрестков и организация въездов и выездов из кварталов на магистрали. Застройка перекрестков магазинами, театрами и другими административно – общественными зданиями нежелательно, т.к. вызывает большое скопление пешеходов.

Возможно заранее определить расстояние и время на его преодоление, выразив это время показателем скорости. Оптимальные расчетные скорости движения должны быть для центра города 30 км/час, для окраинных районов 40 км/час, для улиц скоростного движения не ниже 60 км/час.

Эти показатели должны быть одним из критериев оценки проекта планировки городской уличной сети. Повышению скорости движения, а значит и скорости сообщения способствуют:

разгрузка центра города путем устройства магистральных обходных и тангенциальных улиц;

выделение в уличной сети улиц скоростного движения транспорта;

сокращение количества перекрестков путем закрытия некоторых улиц и укрупнение кварталов;

хорошее освещение улиц в вечернее и ночное время.

Существенное значение для планировки городского движения имеет анализ существующего и прогноз развития будущего движения.

Устройство пересечений потоков движения на разных уровнях особенно эффективно на основных городских магистралях, а также на пересечениях улиц радиального направления с кольцевыми. Вопросы пересечения перекрестков в двух уровнях важно заблаговременно предусмотреть, и резервировать достаточные площади для такого пересечения путем соответствующей застройки и размещения подземных сетей.

Для решения проблемы повышения скоростей сообщения в городах, подвергающихся реконструкции, наметились 2 пути. Наиболее радикальный путь – прокладка новых улиц между очагами возникновения движения, другой путь – реконструкция старых улиц путем исправления их трасс и увеличения ширины.

Пропускная способность улиц зависит прежде всего от плотности потока транспорта, но находится в прямой зависимости также от его скорости и достигает своей оптимальной величины при средней скорости 40— 45 км/ч. Поэтому уличному движению совершенно чужды как низкие, так и слишком высокие скорости. Исходя из этого следует организовать уличную сеть так, чтобы по крайней мере на важнейших трассах магистралей

Для определения пропускной способности улицы проводится натурные измерения, путем наблюдений в определенные дни и часы, устанавливаемые заранее. Материалы этих наблюдений служат также для прогнозов будущего движения.

При проведении съемок городского заражения с воздуха получаются объективные характеристики движения и стоянки транспорта на любой транспортной магистрали иди площади. На обычных наземных способах определения условий движения вероятность ошибок значительно больше, а исправление их сложнее. Для подготовки и инструктажа по воздушной съемке требуется значительно меньше времени, чем для любого способа наземного учета движения.

10

Городской транспорт.

Город должен иметь рационально организованное транспортное хозяйство для перевозки людей и грузов. Внутригородское и пригородное движение не имеет точного разграничения. Обычно считается, что пригородным является движение в пределах 40-50 км от города. На организацию городского транспорта сильно влияет пересечение города железными дорогами. Глубокие виды железных дорог могут освободить внутригородской транспорт от пригородных пассажиров.

С градостроительной точки зрения важно, что диаметральные глубокие виды железных дорог превращают туннельные вокзалы в проходные.

Потребность в пассажирском транспорте для городов характеризуется числом поездок одного жителя в год. Следует учитывать, что этот измеритель даёт только ориентировочные показатели в перевозках пассажиров. Поездки жителей в пределах города можно разделить на трудовые, т.е. поездки работников на предприятия и учреждения , и поездки бытовые, для посещения театров, зрелищных предприятий, парков, ресторанов, больниц, и т.д. Эти поездки отличаются крайним разнообразием по назначению. Подвижность населения – число поездок в год в среднем на одного жителя. Оно составляет для с/х населённых пунктов с населением до 1,5 тыс. человек – 40, с/х – населением до 1,5 – 1,7 тыс. жителей – 100, для промышленных посёлков с населением 7 – 15 тыс. человек – 125, для малых городов с населением до ста тыс. людей – 250, для городов с населением 100 –250 тыс. – 500, для городов с населением до 1 млн. человек – 650, и для городов с населением более 1 млн. человек – 750 поездок в год. Для Москвы и С. – Петербурга около 900. по абсолютной величине культурно – бытовые поездки обычно превышают трудовые.

Как показывает практика, рост числа поездок жителей происходит значительно быстрее, чем рост населения города. Поездки в течении дня происходят неравномерно, так как поездки на место работы, в магазины, на рынки, как правило по времени не совпадают.

С точки зрения организации основных транспортных связей, территорию города можно разделить на зоны:

центр города;

среднюю зону

основная масса жилых районов;

периферию – территории, застроенные главным образом промышленные предприятиями;

зоны расширения, на которых возникают новые жилые работы;

пригородные, не входящие в состав городской территории, но требующие наличия хорошо организованных транспортных связей со всеми районами города.

Одним из решающих факторов при установлении вида транспорта в городе или на отдельных направлениях его транспортной сети является провозная способность транспортных средств.

Проводная способность применяемых видов транспорта суммарно должна быть достаточной для перевозки расчётного кол-ва пассажиров в «час пик». Расчёт количества пассажиров может быть произведён лишь на основе данных об интенсивности сообщения между отдельными районами города. При проектировании системы транспорта сначала намечают транспортную сеть и организацию движения, а затем производят расчёт количества пассажиро-перевозок.

Маршрутом общественного транспорта называют направления, по которому следует надвижной состав от одного конечного пункта к другому и обратно. Совокупность маршрутов транспорта всех видов в городе образует единую систему маршрутов городского общественного транспорта с общей протяжённостью, равной сумме длин всех маршрутов. При разработке маршрутной системы необходимо учесть в первую очередь интересы населения, которому должна быть обеспечена наибольшая беспересадочность сообщений при наименьшей затрате времени и наиболее коротком пути движения, а также удобная для населения частота движения по каждому из маршрутов.

При выборе пассажирского транспорта руководствуется техническими и экономическими соображениями. Подлежат сравнению следующие виды транспорта:

А.Внеуличный транспорт:

метрополитен

электрическая ж/д в пределах города;

монорельсовая дорога.

Б.Уличный транспорт:

трамвай;

автобус разной вместительности, автобусы – экспрессы для связей удалённых районов города;

троллейбус одиночный и сочленённый.

Большое значение в настоящее время в городах приобрели легковые автомобили (собственные а/машины, такси), которые имеют много преимуществ по сравнению с общественным транспортом, а также ряд недостатков, которые вам уже известны.

Математические модели по выбору оптимальных транспортных решений исключительно сложны и громоздки. Для сравнения видов транспорта между собой необходимо сопоставлять следующие показатели: проводную способность маршрута транспорта по количеству пассажиров в час; пропускную способность магистрали и её перекрёстков для каждого вида транспорта; скорость сообщения; строительные затраты; безопасность движения; себестоимость перевозок пассажиров; обеспеченность обслуживания (депо, гаражи, станции техобслуживания, подстанции и т.д.)

Важнейшими показателями для внутригородского транспорта являются скорость и безопасность движения. Скорость движения городского транспорта характеризует эффективность использования подвижного состава и предопределяет себестоимость перевозок. Вопросам расчета и обеспечения надлежащей скорости сообщения должно быть уделено особое внимание в градостроительстве.

Скорость сообщений различных видов транспорта зависит от мощности двигателя, от состояния и профиля пути; простоев на промежуточных станциях, наличия помех со стороны уличного движения и задержек на перекрестках.

По скорости сообщений автобус, троллейбус и трамвай почти равноценны. По безопасности посадки преимущества имеют автобусы и троллейбусы. По маневренности во время движения первое место занимает автобус. Автобусы, обладающие большей маневренностью, чем троллейбус и трамвай, по провозной способности примерно втрое уступают трамваю.

Автобусное движение играет существенную роль в обслуживании еще мало доступных территорий города, а также на городских маршрутах в центральных районах, особенно в старых городах с извилистыми и недостаточно широкими улицами. По условиям эксплуатации автобусы делятся на городские, междугородные и специальные. Городские, как правило, обладают большей вместительностью по сравнению с междугородными, имеют сравнительно небольшое количество мест для сидения, а также допускают проезд стоя.

Троллейбус для питания током моторов связан с контактными проводами, подвеска которых над улицами требует специальных устройств, зачастую довольно сложных, особенно на площадях и перекрестках. Маневренная способность троллейбусов ниже, чем автобусов, особенно в условиях старых городов с улицами недостаточной ширины. Преимущество троллейбуса по сравнению с трамваем состоит в возможности его отклонения в обе стороны от оси контактного провода до 4,2м. Провозная способность троллейбуса примерно такая же как и автобуса – около 5000 чел.-час в одном направлении.

Трамвай сооружают, как правило, на периферии городов, где размещаются крупные промышленные районы для связи их с жилыми районами. Трамвай обычно объединяет пункты концентрации движения (например, вокзалы) и служит связью между отдельными очагами возникновения движения. Большим преимуществом трамвая перед другими видами транспорта является его большая провозная способность: 16-18 тыс.чел.-час (для двухвагонных поездов). Недостатком трамвая является необходимость контактной и рельсовой сети. Преимуществом является отсутствие выбросов загрязнителей в городскую воздушную среду (как и троллейбусов).

В городах с население от 1млн.человек необходимы внеуличные средства массового транспорта, то есть метрополитен подземного а надземного типа.

Сооружение метрополитена требует наибольших строительных расходов. Возможно осуществление прямой связи отдельных линий метрополитена с пригородными участками наземных ж/д, особенно в крупных городах. Практика работы метро показывает, что население пользуется этим видом транспорта главным образом для дальних поездок и для наиболее быстрого сообщения в крупном городе.

На окраинах города получили распространение линии мелкого заложения, строительная стоимость и эксплутационные расходы которых являются значительно меньшими.

Рельсовый путь метрополитена мало отличается от пути электрической железной дороги, однако из-за интенсивного движения и трудности ремонта в туннелях путь должен быть особенно прочным, шпалы метро укладываются на сплошной бетонной подушке - плите. К шпалам на кронштейнах крепится контактный третий рельс по которому подаётся ток подвижному составу. Рельсы помимо прямого назначения используются в качестве обратного провода для рабочего тока, а также в качестве проводов блокировки.

Перевозки в час пик регулируются изменением частоты движения поездов без изменения их состава. Особое значение имеет диспетчеризация управления движением всех видов транспорта. Диспетчерское управление создаёт условия для наиболее эффективной и координированной работы городского транспорта.

Загрузка улиц транспортом вызвала необходимость устройства подвесных или монорельсовых дорог для перевозки пассажиров. Монорельсовая дорога сооружается на ж/б опорах высотой примерно 13 м с Т-образными траверсами, на которых укреплены 2 корытообразные стальные балки с прорезами снизу. Внутри балок размещаются 2 двухосные тележки на пневматических шинах с пневматическими направляющими колесами.

Т-образная конструкция опор является наиболее экономичной и пригодной для монтажа в черте города, так как она занимает минимальное место на поверхности улицы. Использование колёс с пневматическими шинами снижает до минимума шум от движения вагонов, уменьшает их вес, повышает удобства пассажиров.

Применение монорельсовых дорог особо целесообразно в больших городах и в районах, где эксплуатация обычных видов рельсового транспорта затруднена.

Таксомоторный пассажирский транспорт, как вид общественного городского транспорта, является необходимым дополнением пассажирского транспорта города. Перевозка пассажиров по любому направлению от пункта посадки до пункта назначения, в том числе в районы, куда не доходят маршруты городского транспорта, возможность перевозки багажа и удобство поездки способствует развитию этого вида транспорта в городах.

В некоторых городах в условиях сложного рельефа для пассажирских перевозок используются подвесные канатные дороги. Современная техника их устройства позволяет оборудовать их автоматическим управлением.

Движущийся тротуар (вокзал, аэропорт, длинные подземные переходы, площади у крупных магазинов и т.д.). Кроме того, может быть вертолёт.