№ 19.
1. Проаналізувати зміну міських територій під дією антропогенного навантаження.
2. Навести основні типи міських ландшафтів.
3. Охарактеризувати споруди виробничого водопроводу.
1.Антропогенний вплив на компоненти геологічного середовища міст виявляється в наступних аспектах:
- зростанні інтенсивності вивітрювання за рахунок зміни складу атмосферного повітря (випадання кислотних дощів і кислотних рос);
- зміні рівня ґрунтових вод і їх складу, що приводить до зміни властивостей порід несучої основи;
- зміні складу літогеної основи міських територій за рахунок відсипання і намиву техногенних відкладів і аерозольних випадань з атмосфери;
- зміні характеристик фізичних полів у межах міських агломерацій.
Під впливом перетворення рельєфу, регулювання поверхневого стоку, витоків з водоносних комунікацій відбувається зміна гідрогеологічного режиму міської території. Наслідком є підвищення рівня ґрунтових вод, а нерідко і підтоплення певних ділянок міста. Пов'язане з цим водонасичення порід знижує їх міцність і приведе до деформації і руйнування будинків і споруд .
Фізичний вплив великого міста з розвинутою транспортною мережею, великим промисловим і енергетичним потенціалом виявляється в місцевій зміні температурного, електричного і магнітного полів. Виникають вібраційні поля. Створюється так називане фізичне забруднення геологічного середовища міста.
Виявляючись на локальній території, ці техногенні фізичні поля по інтенсивності значно перевершують природні аналоги, створюючи на території міста високі градієнти характеристик. Техногенний вплив надає геологічному середовищу додаткову кількість енергії через статичні (вага споруд), динамічні (вібрація), температурні й електричні поля. Нагромадження надлишкової енергії в середовищі, яка служить основним фундаментом або вміщає інженерні споруди і комунікації, несе в собі небезпеку погіршення якості цього середовища.
Вплив вібраційного поля на літогенну основу міського середовища є різним в залежності від типу порід, на які впливає вібрація. Скельні і напівскельні ґрунти з пружними властивостями, передають вібрацію від джерела до об'єкта впливу без значного поглинання енергії коливань. При вібраційному впливі на дисперсні породи найчастіше відбуваються необоротні зміни їхньої структури, наслідком чого є зменшення міцності, нерівномірне ущільнення і т.п. При нахилі масиву порід та прояві таких геологічних процесів, як зсуви, обвали, карст, пливунні явища, вплив вібрації може викликати переміщення порід і тим самим значно підсилити інтенсивність і негативні наслідки цих явищ. Основним джерелом вібрації стосовно літогеної основи території й інженерних об'єктів, які знаходяться в ній, є транспортні магістралі.
Теплове забруднення геологічного середовища в містах являє собою підвищення її температури щодо природних значень. На території великого міста порушення температурного режиму може спостерігатися до глибини 100-150 м і більш. При цьому на горизонтах 10-30 м спостерігається тенденція до розширення по площі геотермічних аномалій з підвищенням на 2-6° С фонових значень температури гірських порід і підземних вод.
Під впливом надлишкового тепла може відбуватися локальне просушування порід зі зміною їх міцності. З підвищенням температури ґрунтових вод зростає швидкість хімічних реакцій у зоні їхнього контакту з матеріалами підземних споруд. Встановлено, що швидкість корозії будівельних марок сталі лінійно зростає при зміні температури від 0 до 80°С. Збільшення температури порід і підземних вод активізує діяльність мікроорганізмів, які є агентами біокорозії. Найбільш розповсюдженими джерелами теплового забруднення геологічного середовища міських територій є магістральні теплопроводи і мережі гарячого водопостачання.
Для запобігання критичних ситуацій, які представляють загрозу для життя людей і приводять до деформації і руйнування будинків і споруд, важлива достовірна оцінка сучасного стану геологічних об'єктів і процесів, прогноз їхньої зміни в часі при взаємодії з об'єктами техносфери.
Гірські породи є одним із природних джерел опромінення жителів міст. Від вмісту в породах радіонуклідів радію, торію і калію залежить як зовнішнє, так і внутрішнє опромінення людей. Внутрішнє опромінення найбільшою мірою пов'язано з надходженням через органи дихання газу радону, що є продуктом радіоактивного перетворення елементів уранового ланцюга. Цей газ має здатність еманувати з порід, проникати через отвори в підлогах і стінах, через стики елементів конструкцій у приміщення і накопичуватися на перших поверхах будинків.
Безпосереднім джерелом виділення радону є радій-226. За вмістом цього ізотопу гірські породи сильно розрізняються. Особливо високі вмісти радію можуть бути в деяких різновидах гранітів, а з осадових порід - у глинистих сланцях, збагачених органічною речовиною. Рівень радоновиділення залежить не тільки від концентрації в них радіоізотопів, але і від структурно-тектонічних особливостей території. У зонах тектонічних розламів і підвищеної тріщинуватості порід виділення радону відбувається більш інтенсивно.
В Україні райони з підвищеним радоновиділенням присвячені в основному до території Українського кристалічного щита і північно-західної частини Донецького басейну.
Міський грунт – це будь – який грунт, що функціонує у міському навколишньому середовищі, але деякі вченні вважають, що він перетворюється антропогенно.
Якщо дивитися на переріз міських грунтів – то можна виділити відсутність виражених горизонтів, характерних для міських грунтів, підвищена щільність і менша пористість (мозаїчний характер формування ,новоутворення і включення(сміття...).
Види грунтів міста: природні (парки, сквери), урбанізовані або антропогенно – завантаженні.
Під впливом антропогенних факторів територія міста змінюються, що призводить до зміни ландшафту, рослинного покриву і взагалі на території міста йдуть швидкі процеси зміни навколишнього середовища – це субцесія (приклад: зникнення ярів, балак, озер, поява нових водойм, ярів, балок).
У зв’язку з цим грунти, мають велике навантаження, найбільшим чином забруднюються: механічним( сміття, скло, залізо), хімічним (важкі метали, оксиди сірки, нафтопродукти, оксиди заліза), біологічним (бактеріологічним, гельмітеологічним) видами забруднень.
Антропогенний вплив: фізичне(ущільнення грунту, зміна структури), вібраційне, теплове (каналізація, теполоелектроцентралі).
Найбільш розповсюдженим видом забруднення, що стрімко зростає, за рахунок розширення міст в результаті яких грунт перемішується і поступово перетворюється з природнього на антропогенно змінений.
Заходи щодо покращення стану міських грунтів
• Переробка сміття та його сортування
• Насадження рослинності
• Відведення зон для рекреації
• Екологічна просвіта
• Утилізація промислових відходів
• Покращення роботи санепідемстанції
• Зменшення навантаження і контроль за фізичним станом грунтів
• Використання альтернативних джерел енергії
• Зменшення радіаційного забруднення
• Технологічна модернізація
• Будова об’їзних шляхів
• Зміна видів транспорту(велосипеди
2. На теперішній час прийнято виділяти деякі типів міських ландшафтів. Територія одного типу міського ландшафту може бути зайнята одним або двома домінуючими типами (підтипами) комплексів певної категорії .
• Малоповерховий тип міських ландшафтів представлений ділянками 1-2-поверхової забудови сюди відносять 1-2-х поверхові будинків, гаражі, спортивні майданчики, цвинтарі, невеликі промислові підприємства, теплиці, будівельні майданчики, діючи кар'єри, автомобільні дороги, трубопроводи лінії енергопостачання; присадибні ділянки (сади і городи), парки.
• Території багатоповерхового типу міських ландшафтів зайняті багатоповерхової житлової забудови (з будинками із трьох і більше поверхів), пішохідними заасфальтованими дорогами, заасфальтованими чи засипаних відсівом дитячих і спортивних майданчиків; груп гаражів великих розмірів; базарів; промислових підприємств, будівельних майданчиків, зелених насаджень які представляють собою ділянки, зайняті деревами, кущами та трав'янистими рослинами. Вони розташовані між будинками, у дворах, вздовж доріг, інколи утворюючи смуги значної довжини .
• Різноповерховий тип міських ландшафтів представлений різноповерхової житлової забудови. В структурі системи виділяються деякі з комплексів нижчих рангів, що входять до складу перших двох типів міських ландшафтів.
• Рекреаційний тип міських ландшафтів сформувався на територіях лікарень, санаторіїв, диспансерів, будинків відпочинку, дитячих таборів, спортивних баз з різноповерховими будинками, заасфальтованими майданчиками та пішохідними доріжками, клумбами та іншими зеленими насадженнями.
• Дорожній тип міських ландшафтів представлений дорогами автомобільними , трамвайними і залізниць. В містах України дорожні ландшафти представлені переважно автомобільними Вздовж доріг тягнуться смуги зелених насаджень. Вони можуть бути у вигляді вузьких і довгих квітників або - широких і довгих ділянок з трав'янистими рослинами (в т.ч.з квітниками), кущами і деревами, із великими площами "відкритих" грунтів
• Трубопровідний тип міських ландшафтів формується на основі сильно розгалужених систем трубопроводів. В його структурі виділяються наступні підтипі: водопостачання, каналізаційного водовідведення, теплопостачання, газопостачання.
• Власне промисловий тип міських ландшафтів формується на територіях промислових підприємств і їх довкілля. Йому відповідає власне промисловий підтип ЛІС, який включає до свого складу наступні комплекси нижчих рангів: а) ЛІС виробничих підрозділів, автомобільних доріг, залізниць для кранів і поїздів, будівельних майданчиків, теплиць, оранжерей; б) ЛТчС різноповерхових будинків адміністрації, складів, котелень, гаражів, заасфальтованих майданчиків, автостоянок, автозаправок; в) ВАЛ зелених насаджень - це різні за площею ділянки, одні з яких зайняті травою, інші - клумбами та деревами
• Складський тип міських ландшафтів представлений одноіменним типом ЛТчС і дорожнім типом ЛІС. У його структурі виділяються складські приміщення, майданчики та автомобільні дороги з різним покриттям, залізниці для кранів і поїздів.
• Гаражний тип міських ландшафтів відповідає гаражному типу та сформований на територіях гаражно-будівельних кооперативів. Цей тип ландшафтів відрізняється закритістю близькою до 100 %. Деякі кооперативи частково озеленені деревами.
• Ринковий тип міських ландшафтів, характеризуються 100 %, закритістю наявністю суцільного асфальтового покриву доріг і майданів, одноповерхової нежитлової забудови, великої кількості палаток, "ракушок", прилавків.
• На будівельних майданчиках формується будівельний тип міських ландшафтів, який на відміну від усіх інших типів є найбільш короткочасним (за винятком "довгобудів"), по закінченню будівництва припиняє своє існування та набуває іншого статусу.
• Цвинтарний тип міських ландшафтів До складу останнього входять квартали поховань (могил), замощені пішохідні дороги, будинкі адміністрації та деяких інших господарських приміщень зелених насаджень, не замощені стежки , майстерень з виготовлення пам'ятників, деревообробних цехів, автомобільних доріг, водопостачання (водопроводи).
• Гідроенергетичний та рибогосподарський типи, формуються на річках шляхом створення гребель, ГЕС (в гідроенергетичному типі) і штучних водойм (ставків і водосховищ) з метою виробництва електричної енергії, вирощування риби та рекреації. Навколо гребель та штучних водойм утворюються смуги їх впливу на довкілля. Ці смуги також входять до складу ЛІС обох типів.
• Водно-рекреаційний тип міських ландшафтів до складу якого входять річки, ставки та водосховища, створені на них, а також їх берегова смуга, що інтенсивно використовуються міськими жителями для рекреації. В межах берегової смуги виділяються зелених насаджень (із дерев, кущів і трав'янистих рослин), незамощених стежок і футбольних полів, що включають до свого складу будинки, "грибки", топчани, лавочки, спортивні комплекси, покриття берегів водойм із плит, майданчики, греблі.
• Садово-парковий тип міських ландшафтів представлений парками та ботанічними садами і зайнятий охоронно-рекреаційним типом ландшафтів У його структурі виділяються наступні комплекси зелених насаджень із дерев (серед них окремо виділяються сади), кущів, трав і квітів; футбольних майданчиків; незамощених стежок; будинків музеїв, ігрових залів, бесідок, пам'ятників, заасфальтованих спортивних, танцювальних, дитячих та інших майданчиків, стадіонів, "вкритих" відсівом і асфальтом пішохідних доріжок; в) ЛІС діючих фонтанів і качелей. Охоронно-рекреаційний тип ВАЛ характеризується максимальною для міських територій озелененістю.
• Городній тип міських ландшафтів представлений масивами городів. Вони відрізняються від сільських значно меншими розмірами ділянок і меншою кількістю внесення добрив.
• Меліоративно-городній тип, входять сараї, будочки, огорожі земельних ділянок, невеликі містки через канали. Особливим елементом є канали різної ширини, довжини та глибини.
3.Споруди виробничого водопроводу часто вирішуються більш просто: Може бути відсутнім санітарна охоронна зона і обробка води значно спрощена.
Із системи головних споруд вода надходить в зовнішні водопровідні мережі. Їх виконують із сталевих, чавунних і залізобетонних труб і розміщують у ґрунті (нижче за глибину промерзання) або у підземних колекторах.
Рис. 1. Схема водопостачання
1 - водозабірні споруди; 2 - насосна станція першого підйому; 3 - водоочисні споруди; 4 - резервуар чистої води; 5-насосна станція другого підйому; 6 - водоводи; 7 - водонапірна башта; 8 - водопровідна мережа.
№ 20
1. Охарактеризуйте систему виробничого водопостачання.
2. Визначте будову, склад і функціонування атмосфери.
3. Проаналізувати вплив АЕС на навколишнє середовище.
1. Виробничий водопровід для виробничого водопостачання, який, у свою чергу, розрізняють за галузями промисловості (теплових електростанцій, металургійних заводів і т.д.) систем сільськогосподарського водопостачання.
Системи виробничого водопостачання можна розрізняти за способом (кратність) використання води:
• прямоточного водопостачання (однократне використання);
• оборотного водопостачання;
• з повторним використанням води.
Системи оборотного водопостачання і повторного використання води найбільше відповідають сучасним вимогам раціонального використання і охорони природних ресурсів, а тому є найперспективнішими.
2. Атмосфера має шарову будову і складається з декількох сфер, між якими розміщуються прошарки - паузи. Вага атмосфери складає 5,9* 1015 тон. У сферах щільність і температура повітря змінюється.
Найбільш щільний шар повітря, що прилягає до земної поверхні, називається тропосфера. Товщина його в середніх широтах складає 10-12 км над рівнем моря, на полюсах - 7-10 км, а над екватором - 16-18 км.
У тропосфері зосереджено більше 4/5 маси земної атмосфери. Через нерівномірність нагрівання земної поверхні в атмосфері утворюються потужні вертикальні точки повітря, що визначають нестійкість температури, відносної вологості, тиску і т.д., проте в середньому температура повітря в тропосфері зменшується на 0,6°С на кожні 100м і коливається в межах від +40 до -50°С.
У приземних шарах тропосфери умовно виділяють зовнішнє повітряне середовище, у якому більшість людей проводять меншу частину часу (10-15%), внутрішнє виробниче (у ньому людина проводить 25-30% власного часу) і внутрішнє житлове, де перебувають більшу частину часу (60-70%). Слід зазначити, що стан зовнішнього повітряного середовища значною мірою визначає стан як внутрішнього виробничого, так і житлового повітряного середовища.
Наступною зоною атмосфери є стратосфера, яка розміщена над тропосферою. Верхня межа її знаходиться в межах 50 км від рівня моря. Мезосфера розміщується над стратосферою і верхня границя її лежить в межах 85 км, а термосфера, яка лежить над мезосферою має верхню і нижню границі в межах 85-500 км від рівня моря.
Верхня межа атмосфери чітко не виділяється. Вона поступово переходить в космічний простір.
Сучасна атмосфера сформувалась в результаті тривалої еволюції з первинної оболонки Землі, до складу якої входили метан, аміак, водень і водяна пара. Поворотним моментом її еволюції було виникнення приблизно 2 млрд. років тому перших фотосинтезуючих організмів. Вони, вловлюючи сонячні промені використовуючи їх у фотолізі води та синтезі органічних речовин, посилили поглинання вуглекислого газу і виділення кисню. Повітря - фізична суміш газів, яка практично в усіх частинах земної кулі характеризується таким \/ процентним співвідношенням(див. табл. 3.1).
Крім того, в повітрі міститься незначна кількість водню, озону, ксенону, сірчистого ангідриду, оксиду вуглецю, аміаку та ін. В атмосфері є також водяна пара, ефірні масла та інші речовини.
Газовий склад атмосфери до висоти 100 км відносно постійний і включає переважно азот (75,5%), кисень (23,3%), аргон (1,28%), діоксид вуглецю (0,046%), а також сліди інших газів. На висотах від 13 до 27 км спостерігається підвищена концентрація азоту. Азот - найважливіший біогенний елемент, що бере участь в створенні білкових структур організмів; кисень забезпечує процеси окислювання, а такий ізотоп кисню, як озон, затримує ультрафіолетову складову сонячного світла, котра згубна для всього живого. Діоксид вуглецю виконує екрануючу роль, затримуючи до 10% тепловіддачі планети.
Таблиця 1. Склад повітря
Складові частини |
Вміст за об'ємом, % |
Вміст за масою, % |
Азот |
78,01 |
75,53 |
Аргон |
0,93 |
1,028 |
Гелій |
0,000524 |
0,0000724 |
Оксид азоту |
0,00005 |
0,000076 |
Кисень |
20,95 |
23,14 |
Криптон |
0,00014 |
0,00033 |
Метан |
0,00014 |
0,0000775 |
Неон |
0,018 |
0,00125 |
Вуглекислий газ |
0,032 |
0,046 |
3. На рис. 7.4 представлена узагальнена схема дії АЕС на навколишнє природне середовище.
У схемах АЕС передбачаються необхідні пристрої для збору активних речовин і видалення їх у вигляді газоподібних, рідких або твердих відходів. Їх радіоактивність у різних АЕС відрізняється на декілька порядків, але в переважній більшості випадків сумарні викиди значно нижче гранично допустимих рівнів (ГДК).
Систематичні спостереження за дією АЕС на водне середовище при нормальній експлуатації не виявили істотних змін природного радіоактивного фону. З урахуванням розповсюдження викидів при аваріях на АЕС встановлюються санітарно-захисні зони.
Рис. 2 Схема взаємодії АЕС і навколишнього середовища
Все інші види дій АЕС на гіро- і літосферу, не пов'язані з радіоактивністю (вплив системи водопостачання, фільтрів), якісно не відрізняються від аналогічних дій ТЕС.
Вплив АЕС на середовище:
- Видобуток ядерного палива;
- Вилучення територій;
- Захоронення відходів;
- Теплове забруднення.
Найбільш складною екологічною проблемою при експлуатації АЕС є поховання великотоннажних радіоактивних відходів, а також відпрацьованого ядерного палива. Передбачається декілька варіантів захоронення устаткування: приміщення всіх забруднених радіоактивністю елементів в шахтні вироблення; поховання тільки найбільш забруднених наведеною радіоактивністю елементів з повторним використанням інших за призначенням; періодична дезактивація устаткування на місці з похованням концентрованих відходів і змивів.
№ 21