uchebnik30

скохозяйственных стоков. Ими можно

оросить 6 млн га полей, которые получат не менее 5 млн т азота, 4 млн т аммиачно­

го азота, 0,9 млн т фосфора, 4 млн т калия

и 6 млн т кальция.

Охрана подземных вод может осуще­

ствляться пассивными и активными ме­

рами. К пассивным относятся наиболее

важные профилактические мероприятия:

размещение городских свалок и других

опасных в санитарном отношении объек­

тов в районах с соответствующей гидро­

геологической и геологической ситуаци­ ей, контроль за использованием химичес­

ких удобрений, эксплуатацией свалок и

т.д. К активным мероприятиям относит­

ся прежде всего сооружение защитных

устройств - канав для сбора сточных вод

вдоль границ зоны охраны подземных

ВОДОИСТОЧНИКОВ, бетОННЫХ ИЛИ ГЛИНЯНЫХ

заграждений на путях распространения

сильно загрязненных стоков и т.д.

Пути решения проблемы загрязне­ ния водного бассейна в перспективе.

Помимо методов очистки сточных вод,

нашедших широкое применение в совре­

менной практике, ведутся эксперимен­

тальные работы по внедрению принци­

пиально новых приемов охраны водных

ресурсов. Так, открыты культуры микро­

организмов, уничтожающих углеводо­

родные загрязнения, что весьма важно

д.1я борьбы с загрязнением рек и морей

нефтью и нефтепродуктами. В ряде мест

практикуется продувка особенно загряз­

ненных участков рек кислородом, что

значительно снижает БПК воды. Разра­

ботаны теоретические схемы управления

водными ресурсами, основанные на ком­

плексе взаимодействующих мероприя­

тий - нагрева нижних слоев воды для лучшего перемешивания, устройства очистных станций, гидротехнических со­

оружений и т.д. Оптимальное сочетание

всех этих технических приемов может

совершенствоваться и варьироваться в

соответствии с сезоном, погодой, гидро­

логическим режимом и т.д.

В США разработан метод выращива­

ния хлореллы на городских стоках. Хло­

релла кормится органическими остатка­

:-.ш, очищает стоки и изменяет в процессе

своей жизнедеятельности кислотность

сточных вод таким образом, что ногибают гнилостные и другие болезнетворные бак­

терии. Имеются и другие аналогичные эк­

спериментальные разработки. Однако са­

мый перспектинный метод очистки вод­

ного бассейна - повсеместный переход

промышленности и сельского хозяйства

на водасберегающие технологии и, в част­ ности, на оборотное водоснабжение.

В будущем очистные сооружения в

сфере производства утратят свою веду­

щую роль в охране водного бассейна. И

дело не только в том, что строительство

и эксплуатация очистных сооружений

чрезвычайно дороги (до 20-30 % сто­

имости промытленного комплекса в це­

лом). Главный недостаток любой систе­

мы очистки в том, что она не производит

для общества необходимой продукции, лишь возвращая природе то, что было у

нее взято. Иное дело системы реутилиза­

ции, оборотное водоснабжение, безотход­

ная технология.

Переходу на оборотное водоснабже­ ние способствует совершенствование

технологических циклов. Например, если

на Ярославском нефтеперерабатываю­

щем заводе (проект 1957 г.) для перера­

ботки 1 т нефти расход воды состави.1

8 м3, то при проектировании Ачинского

НПЗ с более совершенной технологией

расходы воды на 1 т нефти удалось со­

кратить до 0,12 м3.

Решение задачи оборотного водо­ снабжения совместно для промышленно­

сти и коммунального хозяйства осуще­ ствлено, например, на Первомайско~1

промытленном узле в Крымской об.lас­ ти. Водаоборотный цикл включает био­

химическую и физико-химическую очи­

стку сточных вод химического завода.

ТЭЦ и города, последующую доочистку

с возвратом в систему водоснабжения

20 тыс. м3 очищенной воды в сутки. Та­

ким образом, повторнос использование

воды достигает здесь 97 %. Вместе с те~1

приведенный пример - лишь начало ре­

шения проблемы. Задача состоит в тmt. чтобы по возможности совсем отказать­

ся от использования традиционных очи­

стных сооружений, обеспечив за~tкнутые

юдообороты новой совершенной безот­

юдной или малоотходной технологией. Главным в перестройке технологи­

'!еских процессов на безотходный режим

являются максимальное сокращение во­

J.Опотребления и минимизации сброса

промышленных стоков в водоемы. Мето­

:J.Ы удаления примесей из стоков могут

быть весьма различны: термический (вы­

паривание)- применяется в нефтехими­ ческой и химической промышленности,

огневого обезвреживания, при котором

сточные воды в распыленном состоянии

вводятся в горелки, в результате чего

происходит испарение минеральных ве­

ществ, - применяется в химической про­

мышленности. Одна из основных про­

блем, затрудняющих широкое внедрение

всех этих методов и в целом замкнутых

водаоборотов в практику, - очень боль­ шое потребление энергии.

Глава 16. Охрана воздушного

бассейна

Атмосфера Земли снабжает все жи­

вое планеты кислородом и углекислым

газом, является своеобразным щитом,

предохраняющим новерхность Земли от

проникновения большей части губитель­

ных космических излучений и метеори­

тов, обеспечивает изоляцию от абсолют­

ного холода космического пространства,

перераспределение тепла, регуляции

сложнейших метеорологических процес­

сов, обусловливающих климат планеты,

изыенение погоды, служит акустически

активной средой, а также выполняет

много других функций, жизненно важ­

ных для человека.

ведет к изменению в худшую сторону ее

экологических свойств.

Масса атмосферы 5·10 14 т, т.е. почти в

20 тыс. раз больше, чем весит все живое

на планете. Ежегодно в результате фото­

синтеза зеленые растения Земли пополня­ ют атмосферу 400 млрд т кислорода.

Убыль кислорода из атмосферы происхо­ дит в результате потребления его живы­

ми организмами, окислительных процес­

сов на поверхности суши и океане и в пос·

ледние несколько тысячелетий - в ре· зультате антропогенной деятельности.

Огромные масштабы промышленногс

производства, энергетики, развипн

транспорта привели к тому, что в настоя

щее время ежегодно <<сжигается>> не ме

нее 10-12 млрд т кислорода, т.е. почп

на порядок больше того его количества которое пополняет воздушный бассейн Одновременно в атмосферу выбрасыва

ется до 14 млрд т углекислого газа, кота рый накапливается в ней, поскольку зе

леные растения и океан не могут усвоит1

такое количество.

Ежегодно в воздушный бассейн по мимо углекислого газа выбрасывается or

рамное количество пыли и аэрозолеf

более 150 млн т угарного газа, примерн,

такое же количество оксида азота, серни

стого газа, других опасных соединени~

Проблема усложняется еще и тем, чт

антропогенные загрязнения атмосферы

отличие от природных концентрируюте

на сравнительно небольших участка

земной поверхности - в промышленны

районах городских агломераций, круг

ных городах. Так, в промытленных п родах загрязненность атмосферы в 15 р<

выше, чем в сельской местности, и

150 раз превышает загрязненность возд~

ха над океаном.

10 раз. Загрязненность воздуха в значи­ тельной степени снижает сопротивляе­

мость и к другим, прежде всего респира­

торным заболеваниям.

Увеличение загрязненности атмос­

ферного воздуха в 2 раза сокращает срок

службы промытленного оборудования в 1,5 раза, урожайность сельскохозяй­

ственных культур в зоне действия пред­ приятий цветной металлургии на 4060 % ниже обычной. Только в США ежегодный ущерб от загрязнения воз­

душной среды оценивается в 30 млрд

долларов.

16.1. Причины и особенности загрязнения воздушного бассейна

ежедневно несколько составов угля. И

если учесть, что при сгорании 1 т камен­ ного угля в среднем выделяется 34 кг сернистого газа и 10 кг пыли, можно

представить, сколько этих загрязняющих

веществ выделяется в атмосферу. Поэто­ му в районах, насыщенных различными

промытленными предприятиями, атмос­

фера загрязнена чрезвычайно сильно.

Особенно тяжелое положение сложилось

в этом отношении в крупнейших про­ мытленных районах и городах капита­

листических стран. Так, на 1 км площа­

ди Токио выпадает 34 т, Нью-Йорка - 30 т, промытленных районов Йоркшира,

Ланкастера, Южного Уэльса (Великоб­ ритания)- более 50 т, Рурского про­

носимый атмосфере этим видом транс­ порта (сжигание кислорода, загрязнение

воздушного бассейна, в том числе в плот­

но населенных районах, разрушение озо­

нового экрана атмосферы и др.), пред­

ставляется весьма значительным.

Коммунально-бытовой сектор загряз­ няет воздушный бассейн преимуще­

ственно оксидами азота, серы, пылью,

угарным q,углекислым газами. В общем балансе загрязнений коммунально-быто­ вые выбросы занимают весьма скромное

место, хотя при печном отоплении ( осо­

бенно в небольших городах, где промыш­ ленность развита слабо) доля этого вида

загрязнений атмосферного воздуха мо­

жет быть весьма большой. Практика по­

казывает, что в крупных городах доля

коммунально-бытовых загрязнений все

время падает вследствие централизации

теплоснабжения, переводу теплоцентра­

лей на газ, ликвидации малых котельных,

печного отопления, а также в результате

развития промышленности и роста пар­

ка автомашин.

Сельское хозяйство загрязняет воз­

душный бассейн пылью (при пахоте, дру­ гих сельскохозяйственных работах), ми­ неральными удобрениями, аммиаком,

ароматическими и другими веществами.

Воздействие сельскохозяйственных про­

изводств на воздушный бассейн, конеч­

но, нельзя сравнить с влиянием на него

крупных промышленных предприятий, но индустриализация сельского хозяй­

ства привела к тому, что стало необходи­

~1ЫМ учитывать экологические послед­

ствия и этого явления. Так, радиус зоны

дискомфорта (наличие неприятных запа­ хов и др.) современного крупного свино­

водческого или птицеводческого комп­

.1екса на промышленной основе может

достигать при соответствующих метеоро­

логических условиях 10-12 км.

Как правило, большинство из указан­

ных источников загрязнения воздушно­

го бассейна (в ряде случаев включая и

сельскохозяйственное производство) на

городских и пригородных территориях

действуют одновременно. Комплекс­ ность воздействия, как и значительные

гом определяют особенности загрязне­ ния воздушного бассейна в городах.

Особенности загрязнения воздуш­ ного бассейна. Города, взаимодействуя с атмосферой, оказывают на нее все боль­ шее влияние, испытывая на себе ответ­

ные реакции. В целом сила и интенсив­

ность прямого воздействия города не­

адекватны обратным воздействиям воз­

душной среды в данной точке вследствие исключительно высокой подвижности

атмосферы. При соответствующих метео­

рологических условиях особенно мощ­

ные локальные очаги загрязнения (круп­ ные города, промышленные районы)

приобретают региональный характер.

Так, влияние центральных промышлен­

ных районов Англии сохраняется за 300 км в Ирландии, нередки случаи вы­

падения так называемых черных или

кислых дождей в Швеции или Норвегии

вследствие переноса загрязненных масс

воздуха из промышленных районов ФРГ,

Бельгии и Северной Франции через Се­

верное и Балтийское моря, а вещества,

загрязняющие атмосферу в Техасе, обна­

руживаются в Цинцинатти (штат Огайо)

на расстоянии 1600 км.

В зависимости от конкретных усло­

вий последствия загрязнения воздушно­

го бассейна на разных территориальных

уровнях ощущаются неодинаково.

На глобальном и континентальном уровнях главным образом проявляются

последствия загрязнения атмосферы уг­

лекислым газом и оксидами азота (изме­

нение климата, эффект «парника>>, разру­

шение озонового экрана, изменение газо­

вого состава атмосферы). Эти изменения

ощущают на себе все люди, в какой бы

точке планеты они ни находились, неза­

висимо от того, являются ли их поселе­

ния виновниками тех или иных наруше­

ний в атмосфере.

На макротерриториальном уровне

(части отдельных континентов, крупных

стран и их большие регионы) вполне ре­

альна миграция аэрозолей (серной кис­

лоты и сульфатов), мелких частиц пыли

идр. Поэтому отдельные населенные

пункты и даже целые системы расселе­

формируется свой особый метеорологи­

ческий режим. В крупных городах тем­

пература в центре города обычно на 2- 4' выше, чем на периферии, а скорость ветра на 30-40 % меньше, чем на откры­

тых пространствах. Добавочный нагрев воздуха над городом приводит к образо­

ванию ветров, направление которых все­

гда бывает от периферийных к централь­

ным районам. Скорость таких ветров в

зависимости от разности температуры

центральных и периферийных районов

достигает 2-4 м/с.

Наиболее характерное проявление микроклимата на урбанизированных тер­ риториях - образование над ними тепло­

вой шапки, так называемого острова теп­

.lа, имеющего куполообразную форму. Причинами образования острова тепла служат изменение альбедо (отражатель­ ной способности) земной поверхности,

которое в городах с интенсивной заст­

ройкой меньше альбедо открытых про­

странств; изменение среднего испарения

с земной поверхности, которое в цент­

ральных частях городов значительно

ниже; выделение добавочного тепла

вследствие интенсивной антропогенной

деятельности на территории города - ко­

личество антропогенного тепла соизме­

римо с количеством солн~ной энергии, поступающей на территорию города.

Вследствие образования острова теп­ ла понижается относительная и абсолют­

ная влажность, возникают восходящие конвективные движения над городами,

уменьшается скорость ветра, увеличива­

ются облачность и количество осадков,

растет повторяемость туманов типа смо­

га, уменьшается солнечная радиация и

т.д. Высота тепловой шапки над городом

редко превышает 700 м. Ее размеры и

мощность зависят от величины города,

занимаемой им площади, плотности зас­

тройки, разности температур и влагасо­

держания воздуха. С ростом города уве­

личивается мощность тепловой шапки

над ним, что вызывает постоянное

уменьшение скорости ветра. При относи­

тельно сильном ветре (10-15 м/с) теп­

ловой шапки над городом может и не

быть. Так, ветер такой силы обеспечива-

ет в течение суток более чем 20-Ig>атную

сv1еняемость воздуха над НьюИорком. Однако тепловая шапка превращается при этом в шлейф загрязнений, окутыва­ ющий прнгородные населенные пункты, места отдыха, сельскохозяйственные уго­

дья и т.д.

Таким образом, тепловые шапки и шлейфы загрязнений, образующиеся над городами, создают условия для еще боль­ шего загрязнения воздушного бассейна.

От того, насколько плотно размещены

города и другие населенные пункты по

территории того или иного района или

государства, какова их величина, природ­

но-климатические и социально-экономи­

ческие особенности расселения на дан­

ной территории, а также планировочная структура и функциональное зонирова­ ние района расселения (т.е. взаимное

размещение всех элементов производ­

ства, производственной, социальной и инженерно-технической инфраструкту­

ры), в большей мере зависит не только характер загрязнения воздушного бас­ сейна, но и выбор наиболее эффектив­

ных средств по предотвращению этого

крайне нежелательного явления.

16.2. Мероприятия по охране воздушного бассейна

Борьба за чистоту воздуха в городах

ведется в нескольких направлениях и многими методами, которые условно

можно разделить на пассивные и актив­

ные. К пассивным методам относятся те,

которые обеспечивают относительную чистоту воздушного бассейна в данной местности (главным образом в местах

концентрации людей), но не исключают

выброс вредных веществ в атмосферу в целом. К активным относят способы, ко­ торые направлены на то, чтобы вообще не допускать выброс в атмосферу заг­

рязняющих веществ или же существен­

но уменьшить их концентрацию в про­

изнадетвенных выбросах. Вследствие

несовершенства или недостатков тех

или иных приемов обычно применяют комбинацию нескольких методов, что обеспечивает наиболее эффективное ре­

шение задачи.

практикуется строительство высотных

труб. Мощные дымовые трубы не толь­ ко обеспечивают более дальний выброс

пыли и газов, но и позволяют сократить

число более низких труб, что экономи­ чески выгодно. Переход от труб высотой 25 м к высоте 250 м приранпивают иног­

да к очистке дымовых газов на 99 %. В

то же время практика показывает, что к

сооружению высотных труб (в том чис­

ле высотой 400-500 м) в плотно засе­

ленных районах, городских агломераци­

ях следует подходить очень осторожно,

а в ряде случаев вообще его избегать,

так как максимальная концентрация

выбросов, передко превышающая 5-1 О ПДК, наблюдается и за 6-8 км от ис­ точника выбросов, поскольку подобные трубы строят на очень мощных энерге­

тических предприятиях с ежесуточным

выбросом до 200 т пыли, 600-700 т сер­

нистого газа и 100-200 т оксидов азота. В незаселенных местностях сооружение

высотных труб оправдано, поскольку

позволяет при размещении поселка при

ТЭС отказаться от устройства санитар­

но-защитной зоны.

Активные методы. К активным мето­

дам охраны воздушного бассейна относят очистку производственных выбросов от

пыли, аэрозолей и вредных газов; пред­

варительную очистку топлива от приме­

сей серы и других токсичных веществ,

так называемое облагораживание"'fопли­

ва; совершенствование технологических

циклов; переход к безотходным и мало­

отходным производствам.

Очистка производственных выбро­

сов. Большое развитие получили физи­

ко-химические методы очистки газов,

физические методы извлечения взвесей и

жидких примесей с помощью циклонов,

электрофильтров, скрубберов мокрой

очистки, газов, матерчатых фильтров, ва­ куумных и других устройств (рис. 117).

Имеющиеся очистные сооружения по-

Рис. 117. Устройство для очистки выбросов от твердых частиц (циклон НИМОГАЗ <•дН»-)

зволяют обеспечить на 95-97 % очистку

выбросов от пыли и некоторых аэрозо­

лей. Стоимость газоочистных сооруже­ ний весьма высока. Так, на современном сталелитейном заводе с технологией кис­ лородного дутья она составляет 5-8 %

общей стоимости производства.

Вцелом задачи по улавливанию

пыли из отходящих газов успешно реша­

ются. Однако большой проблемой оста­ ется очистка промытленных выбросов

от других загрязняющих веществ и преж­

де всего от сернистого газа. Разработаны

методы по связыванию сернистого газа,

в том числе аммиачный, известковый, магнезитовый, содовый и др. Однако

скрубберы обладают целым рядом недо­

статков - они дороги, не вполне надеж­

ны, производят большое количество от­

ходов, которые трудно использовать.

Весьма перспективны новые тканевые фильтры из термостойких материалов, а также метод высокотемпературной очис­

тки газов.

Глава 17. Охрана окружающей

среды от шума, тепловых,

электромагнитных и друrих

негативных воздействий

Урбанизированные территории и

прежде всего крупные города в своем не­

прекращающемся развитии наряду с воз­

действием рассмотренных выше небла­ гаприятных явлений все в большей сте­

пени испытывают влияние комплекса

специфических факторов, имеющих, как

правило, волновую и квантовую приро­

ду - шума, электромагнитных колеба­

ний, теплового и радиоактивного загряз­

нений, вибрации и гравитации.

современных крупных городов - шума,

который в отличие от других неблагап­

риятных специфических явлений в горо­ дах известен с незапамятных времен. В

конце прошлого века великий немецкий

микробиолог Р. Кох писал, что настанет

день, когда человеку придется с таким же

ожесточением бороться против шума, с каким сейчас он борется против холеры

и чумы. Тогда, вероятно, многим это по­ казалось преувеличением. Но сейчас это

уже не воспринимается как гипербо.ы.

Так, в США излучаемая звуковая мощ­

ность всех источников шума увеличива­

ется на 25 % в год. Ежегодно в крупных

городах уровень шума повышается на

0,5-1 децибел (в некоторых капиталис­

тических государствах, Сан-Пауло, на-