Экологические проблемы мегаполисов

Министерство  образования и науки РФ 

Федеральное агентство по образованию 

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования 

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 
 
 

Инженерно-экономический  факультет, заочное отделение

Кафедра  «Экономика и управление организацией»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ МЕГАПОЛИСОВ 

Специальность 080505 «Управление персоналом» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Самара

2011 г. 

О г л а в л е н и е  

Введение…………………………………………………………...………....……3

1. Состояние воздушного бассейна……………………….……………………..5

2. Шумовое загрязнение городов…………………………..…………………...11

3. Загрязнение водного бассейна…………………………………….…………12

4. Микроклиматические характеристики городов…………………………….17

5. Зеленые насаждения в городах……...……………………………………….19

6. Проблемы городских отходов………………..………………………...……21

7. Что ешё?.............................................................................................................26

Заключение…………………………………………………………………........32

Список  использованных источников…………………………………….….….34

В В Е Д Е Н И Е

    Мегаполис:

    1. любой город с населением свыше  1 миллиона жителей.

    2. синоним термина «метрополия»  в значении — город, экономический  и культурный центр агломерации,  иногда синоним столицы.

    3. то же, что и «мегалополис»  (от греч. мегас, род. падеж мегалон  — большой и полес — город), редко сверхагломерация (суперагломерация) — наиболее крупная форма расселения, образующаяся при срастании большого  количества соседних городских  агломераций; крайне урбанизированная, стихийно складывающаяся форма  городского расселения в ряде  высокоразвитых стран. Термин  происходит от названия древнегреческого  города Мегалополь, возникшего в  результате слияния более 35 поселений  Аркадии.

    Мы  все являемся свидетелями одного из феноменов самоорганизации общества, который оказывает всё большее  и большее влияние на развитие культуры, политики, всего образа жизни  человечества и его внутреннего  мира. Идет, не только рост населения  планеты, но и концентрация людей  в отдельных крупных агломерациях - мегаполисах. Крупные города стремительно растут, поглощают окрестные селения, сливаются друг с другом, образуя  мегаполисы с населением в десятки  миллионов человек.

    Причины подобной концентрации очевидны: в  больших городах общественная производительность труда выше. А это главный критерий, управляющий общепланетарным рынком. И пока мы живём в мире ТНК - мире транснациональных корпораций, пока рынок правит бал - рост мегаполисов будет неизбеженым. А жить в этом мире человечеству предстоит не одно десятилетие. Но, одновременно, мы видим множество труднейших проблем, возникающих вместе с ростом городов. В основном говорят об экологическом неблагополучии жизни в крупных городах. Это и загрязнение воздуха и воды, рост профессиональных заболеваний и, наконец, может быть самая трудная проблема - очистка городов от отбросов. Подобным проблемам посвящено уже множество работ, постановлений государственных и прочих, облечённых властью, структур. Но города неумолимо растут и столь же неумолимо, ещё быстрее растут проблемы вызванные этим ростом. Жить становится зримо труднее.

Состояние воздушного бассейна

    Для большинства крупных городов  характерно чрезвычайно сильное  и интенсивное загрязнение атмосферы. По большинству загрязняющих агентов, а их в городе насчитывается сотни, можно с уверенностью сказать, что  они, как правило, превышают предельно  допустимые концентрации. Более того, поскольку в городе наблюдается одновременное воздействие множества загрязняющих агентов, их совместное действие может оказаться еще более значительным. Широко распространено мнение о том, что с увеличением размеров города возрастает и концентрация различных загрязняющих веществ в его атмосфере, однако в действительности, если рассчитывать среднюю концентрацию загрязнений на всю территорию города, то в многофункциональных городах с населением более 100 тыс. человек она находится примерно на одном и том же уровне и с увеличением размеров города практически не возрастает. Это объясняется тем, что одновременно с увеличением объемов выбросов, возрастающих пропорционально росту численности населения, расширяется и площадь городской застройки, которая и выравнивает средние концентрации загрязнения в атмосфере.

    Существенной  особенностью крупных городов с  населением более 500 тыс. человек является то, что с увеличением территории города и численности его жителей  в них неуклонно возрастает  дифференциация концентраций загрязнения  в различных районах. Наряду с  невысокими уровнями концентрации загрязнения  в периферийных районах, она резко  увеличивается в зонах крупных  промышленных предприятий и, в особенности  в центральных районах. В последних, несмотря на отсутствие в них крупных  промышленных предприятий, как правило, всегда наблюдаются повышенные концентрации загрязнителей атмосферы. Это вызывается как тем, что в этих районах  наблюдается интенсивное движение автотранспорта, так и тем, что  в центральных районах атмосферный  воздух обычно на несколько градусов выше, чем в периферийных, – это  приводит к появлению над центрами городов восходящих воздушных потоков, засасывающих загрязненный воздух из промышленных районов, расположенных на ближней периферии. При анализе процессов загрязнения атмосферы городов весьма существенно различие между загрязнениями, производимыми стационарными и мобильными источниками. Как правило, с увеличением размера города доля мобильных источников загрязнения (в основном автотранспорта) в общем загрязнении атмосферы возрастает, достигая 60 и даже 70%.

    Существующие  соотношения между стационарными  и мобильными источниками загрязнения  атмосферного воздуха в значительной мере определяют его характер.

    Рассмотрим  вначале основные стационарные источники  выбросов в атмосферу. От 60% до 96% эмиссии  вредных веществ приходится на производство энергии

    Таблица 1. Выбросы в атмосферу электростанцией мощностью 1000МВт в год (в тоннах).

    Конечно, по сравнению с энергетикой глобальное загрязнение посредством химической промышленности невелико, но это тоже достаточно ощутимое локальное воздействие. Большинство органических полупродуктов  и конечная продукция, применяемая  или производимая в отраслях химической промышленности, изготавливается из ограниченного числа основных продуктов  нефтехимии. При переработке сырой  нефти или природного газа на различных  стадиях процесса, например, перегонке, каталитическом крекинге, удалении серы и алкилировании, возникают как  газообразные, так и растворенные в воде и сбрасываемые в канализацию отходы. К ним относятся остатки и отходы технологических процессов, не поддающиеся дальнейшей переработке.

    Газообразные  выбросы установок перегонки  и крекинга при переработке нефти  в основном содержат углеводороды, моноксид углерода, сероводород, аммиак и оксиды азота. Та часть этих веществ, которую удается собрать в  газоуловителях перед выходом в  атмосферу, сжигается в факелах, в результате чего появляются продукты сгорания углеводородов, моноксид углерода, оксиды азота и диоксид серы. При  сжигании кислотных продуктов алкилирования  образуется фтороводород, поступающий  в атмосферу. Также имеют место  неконтролируемые эмиссии, вызванные  различными утечками, недостатками в  обслуживании оборудования, нарушениями  технологического процесса, авариями, а также испарением газообразных веществ из технологической системы  водоснабжения и из сточных вод.

    Из  всех видов химических производств  наибольшее загрязнение дают те, где  изготавливаются или используются лаки и краски. Это связано с  тем, что лаки и краски часто изготавливают  на основе алкидных и иных полимерных материалов, а также нитролаков, обычно они содержат большой процент  растворителя. Выбросы антропогенных  органических веществ в производствах, связанных с применением лаков  и красок составляет 350 тыс. тонн в год, остальные производства химической промышленности в целом выделяют 170 тыс. т год.

    В отличие от стационарных источников загрязнение воздушного бассейна автотранспортом  происходит на небольшой высоте и  практически всегда имеет локальный  характер. Так, концентрации загрязнений, производимых автомобильным транспортом, быстро уменьшаются по мере отдаления  от транспортной магистрали, а при  наличии достаточно высоких преград (например, в закрытых дворах домов) могут снижаться более чем  в 10 раз.

    В целом выбросы автотранспорта значительно  более токсичны, чем выбросы, производимые стационарными источниками. Наряду с угарным газом, окислами азота и сажей (у дизельных автомашин) работающий автомобиль выделяет в окружающую среду более 200 веществ и соединений, обладающих токсическим действием. Среди них следует выделить соединения тяжелых металлов и некоторые углеводороды, особенно бензапирен, обладающий выраженным канцерогенным эффектом.

    Несомненно, что в ближайшем будущем загрязнение  воздушного бассейна городов автомобильным  транспортом будет представлять наибольшую опасность. Это объясняется  главным образом тем, что в  настоящее время еще не существует кардинальных решений данной проблемы, хотя нет недостатка в отдельных  технических проектах и рекомендациях.

    Характеризуя  загрязнение воздушного бассейна города, необходимо упомянуть о том, что  оно подвержено заметным колебаниям, вызываемым как погодными условиями, так и режимом работы предприятия  и автотранспорта.

    Как правило, загазованность атмосферы  днем больше, чем ночью, зимой больше, чем летом, но и здесь встречаются  исключения, связанные, например, с  фотохимическим смогом в летнее время или образованием над городом застойных масс загрязненного воздуха в ночное время. Для городов, расположенных в различных климатических зонах и находящихся в специфических ландшафтных условиях, характерны различные типы критических ситуаций, во время которых загазованность атмосферы может достигать критических значений, но во всех случаях они связываются с продолжительной безветренной погодой.

    Загрязнение атмосферного воздуха является самой  серьезной экологической проблемой  современного города, оно наносит  значительный ущерб здоровью горожан, материально-техническим объектам, расположенным в городе (зданиям, объектам, сооружениям, промышленному  и транспортному оборудованию, коммуникациям, промышленной продукции, сырью и полуфабрикатам) и зеленым насаждениям.

    Многие  техногенные вещества, попадающие в  воздушную среду городов, являются опасными загрязнителями. Они наносят  ущерб здоровью людей, живой природе, материальным ценностям. Некоторые  из них в силу длительного существования  в атмосфере переносятся на большие  расстояния, из-за чего проблема загрязнения  превращается из локальной в международную. В основном это касается загрязнений  окислами серы и азота. Быстрое накопление этих загрязнителей в атмосфере  Северного полушария (годовой прирост 5%) породило такое явление, как кислые и подкисленные осадки. Они подавляют  биологическую продуктивность почв и водоемов, особенно тех из них, которые обладают собственной высокой  кислотностью. Разберем для примера  лишь воздействие загрязнения воздушного бассейна на материально-технические  объекты только одним компонентом  – сернистым газом, выбрасываемым  в атмосферу городов при сжигании топлива.

    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.