Лекция№7 Городская среда
1. Городская квартира и требования к ее экологической безопасности
Жилище – сложнаясистема природной и искусственно созданной среды, где сочетаются воздействияфизической, химической и биологической природы. К факторам физической природыотносятся микроклимат, инсоляция и освещённость, электромагнитные излучения,шум, вибрация техногенного происхождения.
Химические факторывключают экзогенные загрязнители атмосферного воздуха и загрязнителиэндогенного происхождения, к которым относятся антропотоксины, продуктысгорания бытового газа, полимерные загрязнители, аэрозоли синтетических моющихсредств и препаратов бытовой химии, табачный и кухонный дым.
К биологическимфакторам относится бактериальное загрязнение, которое определяется какпылебактериальная взвесь.
1. Шум и вибрация в городских условиях
В производственныхусловиях разнообразные машины, аппараты и инструменты, являются источникамишума, вибрации.
Шум и вибрация — этомеханические колебания, распространяющиеся в газообразной и твердой средах. Шуми вибрация различаются между собой частотой колебаний.
Механические колебания,распространяющиеся через плотные среды с частотой колебаний до 16 гц. (герц —единица измерения частоты равная 1 колебанию в секунду), воспринимаютсячеловеком как сотрясение, которое принято называть вибрацией.
Колебательные движения,передаваемые через воздух с частотой от 20 до 16000 гц, воспринимаются органомслуха как звук.
Колебательные движениясвыше 16000 гц, относятся к ультразвуку и органами чувств человека невоспринимаются. Ультразвук способен распространяться во всех средах: жидкой,газообразной (воздух) и твердой.
Шум представляет собойбеспорядочное неритмичное смешение звуков различной силы и частоты.
Чувствительность уха кзвуковым колебаниям зависит от силы, и интенсивности звука и частоты колебаний.
За единицу измерениясилы звука принят бел.
Орган слуха способенразличать 0,1 б., поэтому на практике для измерения звуков и шумов применяетсядецибел (дб.). Сила звука и частота воспринимаются органами слуха какгромкость, поэтому при равном уровне силы звука в децибелах звуки различныхчастот воспринимаются как звуки, имеющие громкость.
В связи с этим присравнении уровня громкости звука, необходимо помимо характеристики силы звука вдецибелах указывать и частоту колебаний в секунду, Чувствительность слуховогоаппарата к звукам разных частот не одинакова. Она в 10 миллионов раз больше квысоким частотам, чем к низким.
В производственныхусловиях, как правило, возникают шумы, которые имеют в своем составе различныечастоты.
Условно весь спектршума принято делить на низкочастотные шумы частотой до 300 герц,среднечастотные от 350 до 800 герц и высокочастотные — выше 800 герц.
Для измеренияхарактеристики шума и вибрации на производстве существуют специальные приборы —шумомеры, анализаторы частоты шума и вибрографы.
1. Влияние шума и вибрации на здоровье городского человека
До последнего временибыло принято считать, что шум отрицательно действует только на органы слуха. Внастоящее время установлено, что люди, работающие в условиях шума, более быстроутомляются, жалуются на головные боли. При воздействии шума на организм можетпроисходить ряд функциональных изменений со стороны различных внутреннихорганов и систем:
Повышается давлениекрови, учащается или замедляется ритм сердечных сокращений, могут возникатьразличные заболевания нервной системы (неврастения, неврозы, расстройствочувствительности).
Интенсивный шумотрицательно действует на весь организм человека. Ослабляется внимание,снижается производительность труда.
Вибрация как и шумвредно воздействует на организм и в первую очередь вызывает заболеваниепериферической нервной системы так называемую виброболезнь.
В целях предотвращениязаболевания от воздействия шума и вибрации санитарным законодательствомустановлены предельно допустимые уровни шума и вибрации.
Меры борьбы с шумом ивибрацией:
— замена шумныхпроцессов бесшумными или менее шумными;
— улучшение качестваизготовления и монтажа оборудования;
— укрытие источниковшума и вибрации;
— вывод работающих изсферы воздействия шума и вибрации;
— применениеиндивидуальных защитных средств.
1. Экологические вопросы строительства в городе
Современная жизньсоздает немало факторов, негативно влияющих на окружающий мир и человека,создающие экологические проблемы строительства. Максимально защитить от нихсвой дом и создать в нем здоровую атмосферу можно только учтя при строительствеи эксплуатации вопросы охраны природы. В природе все взаимосвязано, иневозможно создать рай в отдельно стоящем доме при угнетенном состоянииприроды. Поэтому каждый, кто стремится к здоровой жизни, должен не толькозаботиться о своем доме, но и не должен загрязнять окружающую среду.Экологические подходы к строительству и охране природы частично представлены внормах и законах, но все же многие из них и в нашей стране, и за рубежомрассчитаны на добровольное применение сознательными гражданами ориентиры.
1. Экологические требования к организации строительства в городе
В развитых странах,которые всерьез заботятся об экологии, разработаны принципы экологическогостроительства (англ. Green construction или Green Buildings зеленоестроительство). Они изложены в системах экологической сертификации зданий, изкоторых наибольшее распространение в мире получи ли LEED (The Leadership inEnergy & Environmental Design Руководство в энергетическом и экологическомпроектировании, США) и BREEAM (BRE Environmental Assessment Method Метод оценкиэкологической эффективности зданий, Великобритания).
Экологическаясертификация построек полностью добровольна. Но она не только престижна, но иполезна для владельцев зданий: с одной стороны, помогает создавать дома сосниженным уровнем потребления материальных ресурсов, а с другой, повышает долговечностьзданий и комфорт внутренней среды. Важно также, что зеленое строительствоинструмент разумной экономии: сохраняет средства не только при эксплуатации, нои при возведении строений.
Принципы строительствоэкологических домов включают в себя: в эффективное использование энергии, водыи других ресурсов; сокращение количества отходов и уменьшение другихвоздействий на среду; в использование по возможности местных натуральныхматериалов. Для экономии ресурсов рекомендуется повышать энергоэффективностьздания, нагревать воду с помощью солнечных коллекторов, использовать энергиюветра, минимизировать энергопотребление и собирать дождевую воду для бытовыхнужд. Также рекомендуется применять сертифицированные строительные материалы снизким экологическим воздействием на протяжении всего жизненного цикла здания(включая его утилизацию), использовать материалы повторно.
Обозначены и требованияк внутренней среде экодома: в достаточное количество дневного света; «комфортный температурный режим; е высокое качество внутреннего воздуха,обеспеченное естественной вентиляцией; в отсутствие шума; в обеспечениехорошего вида из окна для отдыха глаз. Требования к экологичному домусогласуются с санитарно-гигиеническими нормами (системой СанПиН санитарныхправил и нормативов). На них можно ориентироваться при строительствеэкологичного дома, соблюдая при этом правила охраны природы (которые тожепрописаны в законодательстве) и учитывая по возможности более высокиеэкологические стандарты и широту подхода к вопросам экологии, принятые вразвитых странах.
1. Экологическая безопасность материалов, используемые встроительстве жилых домов и нежилых помещений
Экологическаябезопасность зданий, сооружений и обслуживающих их систем климатизации впоследнее время вызывает широкий интерес у специалистов. В настоящее время этатема приобрела особую актуальность в силу объективной необходимости и реакцииобщественности на рост числа примеров изменения климата и окружающей среды врезультате деятельности человека.
Необходимость проектироватьздания, сооружения и обслуживающие системы климатизации с учетом ихэкологичности возникла именно как следствие такого положения, и Киотскийпротокол, подписанный всеми крупными промышленными государствами (заисключением США), явился определяющим фактором в практическом применении даннойконцепции.
Характеристикиэкологической безопасности
Применительно к областистроительства зданий и сооружений, оборудованных системами климатизации,экологически безопасной считается такая взаимосвязь здания и инженерных систем,которая на протяжении всего срока службы обеспечивает эффективную эксплуатациюобъекта при соблюдении следующих условий:
— минимальные выбросызагрязняющих веществ в атмосферу, в частности, веществ, способствующих созданиюпарникового эффекта, глобальному потеплению, выпадению кислотных дождей;
— минимальные объемыпотребляемой энергии из невозобновляемых источников, сокращениеэнергопотребления и энергосбережение;
— минимальные объемытвердых и жидких отходов, в том числе от ликвидации самого здания (сооружения)и утилизации частей инженерного оборудования по истечении срока службы ивыработке ресурса;
— минимальное влияниена экосистемы окружающей среды по месту нахождения объекта;
— наилучшее качествомикроклимата в помещениях здания, санитарно-эпидемиологическая безопасностьпомещений, оптимальный тепловлажностный режим, высокое качество воздуха,качественные акустика, освещение.
Контрольные вопросы:
1. Какие требования к экологической безопасности предъявляютсягородской квартире?
2. Какие существуют нормы по уровню шума и вибрации в городскихусловиях?
3. Как влияет шум и вибрации на здоровье городского человека?
4. Какие экологические требования к организации строительства вгороде существуют?
5. В чем проявляется экологическая безопасность материалов,используемых в строительстве жилых домов и нежилых помещений?
Лекция8. Механизм образования кислотных дождей
1. Понятие о кислотных дождях
При конденсации водяного пара ватмосфере образуется дождевая вода, изначально она имеет нейтральную реакцию(рН=7,0). Но в воздухе всегда имеется углекислый газ, и дождеваявода, растворяя его, несколько подкисляется за счет образовавшейся угольнойкислоты (рН =5,6–5,7), то есть природная дождевая вода имеетслабокислую реакцию.
2. Влияние кислотных дождей наокружающую среду
«Кислотные дожди» имеют рН от 3,0 до 5,0, ипресные водоемы становятся не способны нейтрализовать избыток кислоты, попавшейс дождем. Попадая в пресноводные экосистемы (озера, реки, пруды), кислые осадкиповышают кислотность и жесткость воды. При рН ниже 6,0 обычно сильноподавляется деятельность ферментов, гормонов и других биологически активныхвеществ, от которых зависит рост и развитие гидробионтов. Особенночувствительны к кислой среде половые клетки и молодь. Нарушаетсявоспроизводство популяций, что ведет к их вымиранию. Гибнут рыбы, лягушки,пиявки, губки. Таким образом, в результате выпадения кислотных осадковпроисходит закисление и деградация пресноводных экосистем.
В результате выпадения «кислотныхосадков» происходит подкисление почвы. «Кислотные осадки» особенно опасны врайонах с кислыми почвами и низкой буферностью природных вод. В Евразии иАмерике это обширные территории севернее 55◦с.ш. Подкисление почвысчитают одной из основных причин усыхания лесов умеренной зоны северногополушария.
В угрожающих масштабах деградациялесов проявилась в начале 70-х годов. Больше всего пострадали елово-пихтовые идубовые леса. В европейских странах дефолиация порядка 25% отмечена у 15%деревьев старше 60 лет. Старые леса терпят больший ущерб, чем молодые. Ущерб откислотных дождей для европейских лесов оценивается в 118 млн м3 древесиныв год (из них около 35 млн м3 на европейской территорииРоссии).
Химические эффекты подкисленияпочвы заключаются главным образом в изменении катионного обмена растения, врезультате которого деревья страдают от недостатка магния (особенно на бедныхмагнием почвах) и избытка алюминия, который является главной причинойпожелтения хвои. Биологические эффекты многообразны и проявляются в ослаблениирастений, снижении их устойчивости к вредителям и климатическим воздействиям,подавлении развития микоризы и роста корней и др.
«Кислотные осадки», выпадающие взонах земледелия, наносят ущерб сельскохозяйственным культурам: повреждаютпокровные ткани растений, замедляют их рост и развитие, снижаютсопротивляемость к болезням и вредителям, снижают их урожайность. По даннымамериканских исследователей под влиянием «кислотных дождей» в период опыления укукурузы в початках формируется меньше зерен. Наиболее восприимчивыми кнегативному воздействию «кислотных дождей» являются озимая пшеница, кукуруза,люцерна, клевер, томаты, соя, фасоль, баклажаны, подсолнечник, хлопчатник идругие культуры. Кроме прямого негативного воздействия «кислотные осадки»нарушают процессы минерального питания растений, способствуя вымываниюбиогенных элементов из почвы.
Одним из ощутимых последствий«кислотных осадков» является разрушение произведений искусства, памятниковархитектуры. Известняк и мрамор являются основными материалами, из которыхсооружали в древности здания, делали скульптуры для оформления фасадов и др.Прочный, твердый мрамор (смесь окислов кальция) при взаимодействии с растворомсерной кислоты превращается в гипс. Взаимодействие кислоты и известнякаприводит к быстрому его разрушению, выветриванию и эрозии. Памятники и зданияГреции, Рима, Англии, Франции, Индии и других стран, простоявшие сотни и дажетысячи лет, сейчас растворяются и рассыпаются.
3. Механизм образованиякислотных дождей
Антропогенным источником самыхраспространенных загрязнителей атмосферы – диоксидов серы и азота, являетсясжигание любого серосодержащего ископаемого топлива (уголь, нефть, сланцы идр.) и переработка сульфидных руд (никелевых, железных, медных и др.) в промышленности.При окислении серы, содержащейся в топливе или в составе сульфидных руд,образуется диоксид серы:
S + О2 = SО2
Cu2S + О2= 2 Cu +SО2.
В связи с увеличением мощностивысокотемпературных процессов, переводом многих ТЭС на газ и расширением паркаавтомобилей растут выбросы окислов азота, образующихся при окисленииатмосферного азота:
N2 + O2 =2NO;
2NO + O2 = 2NO2.
Сернистый газ не относится кобязательным компонентам атмосферы, по массе и распространенности негативныхэффектов он является атмосферным загрязнителям номер один. В индустриальнуюэпоху сернистый газ техногенного происхождения в громадных количествахобразуется при сжигании серосодержащего топлива, переработке серосодержащих руди присутствует в приземном слое воздуха промышленных центров и городов.Сернистый газ естественного происхождения периодически попадает в атмосферу приизвержении вулканов. Соединяясь с водяными парами, сернистый газ превращаетатмосферные осадки в «кислотные дожди». В промышленных районах рН дождевой водысоставляет 3,0–5,0, отмечены случаи выпадения осадков с рН 2,2–2,3.
Суть проблемы кислотных осадковсостоит в том, что в атмосфере образуются растворы серной и азотнойкислот при соединении с атмосферной влагой попадающих в воздухдиоксидов серы и азота. Затем эти кислоты выпадают на поверхность Земли в виде«кислых дождей», «кислых туманов», «кислого снега», а также «кислых сухихосадков». «Кислотные осадки» оказывают негативное воздействие на водные иназемные экосистемы. Из-за «кислотных дождей» исчезает в озерах рыба, засыхаюти гибнут леса (особенно страдают хвойные деревья), снижается продуктивностьпочв, падает урожайность и т.д.
Таким образом, суть проблемы«кислотных осадков» состоит в образовании в атмосфере и выпадении наповерхность земли вместе с дождем, туманом, снегом или пылью серной и азотнойкислот.
Контрольные вопросы:
1. Что называюткислотными дождями?
2. Какое влияниеоказывают кислотные дожди на водные системы?
3. Какое влияниеоказывают кислотные дожди на почву и сельхозугодья?
4. Какое влияниеоказывают кислотные дожди на объекты искусства?
5. Как образуютсякислотные дожди?
Лекция№9 Причины возникновения экологических проблем в городе
1. Экологические проблемы большихгородов
Основные причины возникновенияэкологических проблем в городе проявляются в развивающихся странах и странах спереходной экономикой, когда возникает конфликт между краткосрочнымэкономическим планом и защитой окружающей среды. Города по всему мируразрастаются, что усугубляет социальные и экологические проблемы. От жителей,органов самоуправления и правительства, международного сообщества требуетсяпринять соответствующие меры, чтобы жизнь горожан стала комфортнее ибезопаснее.
Городские экологические проблемы –это в основном неадекватное водоснабжение, сточные воды, твердые отходы,энергия, потеря зеленых и природных территорий, разрастание городов,загрязнение почвы, воздуха, дорожное движение, шум и т.д.
Загрязнение городской среды и еекомпонентов является совокупным результатом чрезмерной нагрузки на окружающую средуи способности к самоочистке. Экологические проблемы в городских районах растут,особенно в городах развивающихся стран. Наибольшую озабоченность вызываюткачество воздуха, шум и большое скопление людей.
В то же время в городахэкономически развитых стран уменьшаются экологические проблемы, связанные спромышленным производством, жильем и базовой инфраструктурой. Однакоусиливаются проблемы потребления (увеличение количества отходов) иувеличивающегося транспорта.
Города потребляют все большеприродных ресурсов, увеличиваются отходы и выбросы. Все это оказывает влияниена региональную и планетарную среду. Отходы, загрязнение воздуха и водыявляются основными экологическими проблемами в большинстве городов.
Шум также является особой формойзагрязнения, от которой страдает городское население. Урбанизация оказываетмногочисленные воздействия на водные ресурсы. Повышение концентрации людей водном месте может изменить гидрологию, качество воды и доступность водных средобитания. При этом нужно различать:
1. Ухудшениекачества грунтовых и речных вод в городах – в основном связано сводопотреблением населения и промышленности.
2. Загрязнениеводных ресурсов – вызывается промышленной деятельностью, удалением отходов.Поэтому в городах преобладает загрязнение воды городскими и промышленнымисточными водами.
Город отличается большимизатратами энергии, воды, продуктов питания и разнообразного сырья. В результатеобразуется большое количество товаров, а также отходов, что означает огромнуюпотерю природных ресурсов в виде сырья и энергии.
2. Последствия экологическихпроблем городов
Недостаточно знать проблемыурбанизации, необходимо понимать их последствия и степень социальной готовностик их решению. Последствия и эффекты роста в городах как за рубежом, так ив России, зависят от многих других факторов и действуют во всех сегментахчеловеческой деятельности и окружающей среды. Их можно разделить нанесколько групп:
1. Экологические проблемы городовРоссии, связанные с производством и потреблением:
o увеличение потребления энергии,что приводит к сокращению невозобновляемых ресурсов;
o проблемы инфраструктуры, несвязанные с распространением урбанизации;
o высокий расход питьевой воды,что влияет на понижение уровня грунтовых вод;
o чрезмерное использование пространства;
2. Проблемы загрязнения отосновных производителей и проблемы с выбросами из-за диспергированных агентов:
o загрязнение воды, воздуха,почвы промышленностью и сельским хозяйством;
o проблемы свалки отходов,особенно радиоактивных;
o проблема концентрации населения(загрязнение воздуха, грунтовые воды);
o плотная сеть дорог и увеличениетрафика (загрязнение воздуха, шум);
3. Социальные и экологическиепроблемы и последствия урбанизации (различия между группами населения,стрессовые нагрузки, несчастные случаи, болезни, преступность);
4. Экономическая составляющаяпоследствий урбанизации (аварии, стоимость строительства инфраструктуры,повреждение дорожной сети в результате взаимодействия большого количествафакторов, которые сами по себе не окажут негативного воздействия на окружающуюсреду).
Основными причинами загрязненияатмосферного воздуха города являются процессы, связанные со сжиганиемископаемого топлива (производство и потребление энергии для отопления зданий,производственная деятельность, транспорт).
3. Экологические проблемы крупныхгородов и изменения экосистем
На городские экосистемывоздействуют очень высокое потребление энергии и большое количество твердыхотходов, которые накапливаются в определенных местах. Таким образом, онипредставляют собой фактор деградации ландшафта и отрицательно влияют накачество водных ресурсов и городского воздуха.
В большинстве городов человекпреобразовал природу:
· растительность заменилибетоном, асфальтом и другими поверхностями;
· преобразовали или похоронилирусла рек;
· создали городской климат;
· построили огромныеискусственные сети передачи энергии, воды и различных ресурсов.
Растущие города меняютгидрологические взаимоотношения и тем самым влияют на размер и частотунаводнений. Знание городской гидрологии и геоморфологии является не толькоключом к хорошему городскому планированию, но и должно быть доступно каждомужителю.
4. Изменения климата
Города практически не влияют наглобальный баланс излучения. Но внутри крупных населенных пунктов создаетсяособый климат. За счет поглощения и последующего повторного излучениятепла от застроенных территорий, выбросов искусственного тепла в результатесгорания топлива, достигается эффект городского теплового острова.
В городах ночью теплее, чем вокружающей сельской местности, даже днем, особенно в высоких широтах. ВТокио генерируемое людьми тепло повышает температуру городской поверхностипримерно на 1,5°C летом и на 2,5°C зимой. А в результате городскогоземлепользования температура повышается примерно на 1°C в обе половины года.
5. Влияние на водные ресурсы
Даже гидрологический циклнаходится под сильным влиянием человека, который использует воду для различныхцелей и возвращает ее загрязненной в круговорот воды. Эти изменения вгородских районах настолько глубоки, что можно говорить о городской гидрологии:
1. Застроенныезоны создают искусственные непроницаемые поверхности, которые уменьшают запасыповерхностной воды;
2. Инфильтрацияисчезает;
3. Поверхностныйпоток, проницаемость и эрозия увеличиваются;
4. Испарениеуменьшается.
Деятельность человека отражаетсяна качестве водных ресурсов. Основной проблемой являются городские сточныеводы и остатки пестицидов и биоцидов, которые проходят через поверхностные иподземные воды. Ресурсам пресной воды в городских районах также угрожаютотходы транспорта, туризма.
6. Проблемы с почвой
Человеческая деятельность,увеличение и рост городов негативно сказывается на почву. Это отражается вувеличивающейся химизации и механизации промышленности в городах. Такженаблюдается сильное отравление почвы через загрязненный воздух и осадки.
Учет всех этих факторов, а такжепоиск эффективных способов и методов их разрешения в приоритете у жителейгородов и их правительства. Экологические проблемы городов и пути их решения –именно та задача, которая должна быть решена в ближайшее десятилетие.
Контрольные вопросы:
1. Какиесуществуют экологические проблемы в больших городах?
2. Какие могутбыть последствия экологических проблем городов?
3. Какиесукцессионные процессы происходят в городах под влиянием экологических проблем?
4. Какое влияниеэкологические проблемы в больших городах оказывают на климат?
5. Какое влияниеэкологические проблемы в больших городах оказывают на водные ресурсы?
6. Какое влияниеэкологические проблемы в больших городах оказывают на почву?
