Оценка площадного загрязнения атмосферного воздуха в мегаполисе
статья по экологии

Оценка площадного загрязнения атмосферного воздуха в мегаполисе

Большие города имеют множество проблем: социальные, демографические. Проблемы строительства жилых домом, дорог, развития инфраструктуры. Я бы хотел более подробно остановиться на экологических проблемах, которые наносят окружающей среде и здоровью человека наибольший ущерб.

Одна из самых главных проблем - загрязнение атмосферы выбросами автомобильного транспорта. Автомобиль - это символ XX века. В России сейчас тоже идет массовый процесс автомобилизации. Они заполонили улицы, создают гигантские «пробки», сжигают дорогостоящее топливо, а само главное отравляют воздух своими выхлопными газами. Автомобили «сжигают» гораздо больше горючего, чем все тепловые электростанции страны. Автомобильные выхлопные газы - это смесь, примерно 200 веществ.

По оценкам специалистов ежегодные суммарные автомобильные выбросы в России составляют 400 млн. т., среди которых:

- 27 млн.т. окиси углеродов;

- 2.5 млн.т. углеводородов;

- 9 млн.т. оксидов азота;

- 200-230 млн.т. углекислого газа.

Наиболее значимые факторы отрицательного влияния автомобильного транспорта на человека и окружающую среду следующие:

1. Загрязнение воздуха;

2. Загрязнение окружающей среды;

3. Шум, вибрация;

4. Выделение тепла (рассеяние энергии).

Транспорт экологически не нейтрален, но виды транспорта имеют различную степень влияния на окружающую среду. Выбросы транспорта - главным образом дорожного - представляют очень высокую долю всех выбросов: более 90% всех свинцовых выбросов, более 50% выбросов NO2 и более 30% всех летучих органических составляющих. Транспорт выделяет 22% всех выбросов CO2.

Угарный газ и окислы азота, столь интенсивно выделяемые на первый взгляд невинным голубоватым дымком глушителя автомобиля - вот одна из основных причин головных болей, усталости, немотивированного раздражения, низкой трудоспособности. Сернистый газ способен воздействовать на генетический аппарат, способствуя бесплодию и врожденным уродствам, а все вместе эти факторы ведут к стрессам, нервным проявлениям, стремлению к уединению, безразличию к самым близким людям. В больших городах также более широко распространены заболевания органов кровообращения и дыхания, инфаркты, гипертония и новообразования. По расчетам специалистов, «вклад» автомобильного транспорта в атмосферу составляет до 90% по окиси углерода и 70% по окиси азота. Автомобиль также добавляет в почву и воздух тяжелые металлы и другие вредные вещества.

Основными источниками загрязнения воздушной среды автомобилей являются отработавшие газы ДВС. Двигатель внутреннего сгорания - это тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива преобразуется в механическую работу.

Содержание токсичных выбросов, в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания представлены в табл. № 2.

Главным загрязнителем атмосферного воздуха свинцом в Российской Федерации в настоящее время является автотранспорт, использующий этилированный бензин: от 70 до 87% общей эмиссии свинца по различным оценкам. При сжигании одной тонны этилированного бензина в атмосферу выбрасывается приблизительно 0,5…0,85 кг оксидов свинца. По предварительным данным, проблема загрязнения окружающей среды свинцом от выбросов автотранспорта становиться значимой в городах с населением свыше 100 000 человек и для локальных участков вдоль автотрасс с интенсивным движением. Радикальный метод борьбы с загрязнением окружающей среды свинцом выбросами автомобильного транспорта - отказ от использования этилированных бензинов. По данным 1995г. 9 из 25 нефтеперерабатывающих заводов России перешли на выпуск неэтилированных бензинов. В 1997 году доля неэтилированного бензина в общем объеме производства составила 68%. Однако, из-за финансовых и организационных трудностей полный отказ от производства этилированных бензинов в стране задерживается. С 2003 года в России запрещено производство и реализация этилированного бензина.

Альдегиды - образуются, когда топливо сжигается при низких температурах или смесь очень бедная, а также из-за окисления тонкого слоя масла в стенке цилиндра.

При сжигании топлива при высоких температурах эти альдегиды исчезают.

Загрязнение воздуха идет по трем каналам: 1) ОГ, выбрасываемые через выхлопную трубу (65%); 2) картерные газы (20%); 3) углеводороды в результате испарения топлива из бака, карбюратора и трубопроводов (15%) (см. Приложение).

Каждый автомобиль выбрасывает в атмосферу с отработанными газами около 200 различных компонентов. Самая большая группа соединений - углеводороды. Эффект падения концентраций атмосферных загрязнений, то есть приближение к нормальному состоянию, связан не только с разбавлением выхлопных газов воздухом, но и со способностью самоочищения атмосферы. В основе самоочищения лежат различные физические, физико-химические и химические процессы. Выпадение тяжелых взвешенных частиц (седиментация) быстро освобождает атмосферу только от Грубых частиц. Процессы нейтрализаций и связывания газов в атмосфере проходят гораздо медленнее. Значительную роль при этом играет зеленая растительность, поскольку между растениями идет интенсивный газообмен. Скорость газообмена между растительным миром в 25-30 раз превышает скорость газообмена между человеком и ОС в расчете на единицу массы активно функционирующих органов. Количество атмосферных осадков оказывает сильное влияние на процесс восстановления.

Осадки растворяют газы, соли, абсорбируют и осаждают не земную поверхность пылевидные частицы.

Автомобильные выбросы распространяются и трансформируются в атмосфере по определенным закономерностям.

Так, твердые частицы размером долее 0,1 мм оседают на подстилающих поверхностях в основном из-за действия гравитационных сил.

Степень загрязнения атмосферного воздуха выбросами объектов АТК зависит от переноса рассматриваемых загрязняющих веществ на значительные расстояния, уровня их химической активности, метеорологических условий распространения.

Помимо метеорологических факторов самоочищения атмосферы некоторые компоненты вредных выбросов автомобильного транспорта участвуют в процессах взаимодействия с компонентами воздушной среды, результатом которых является возникновение новых вредных веществ (вторичные атмосферные загрязнители). Загрязнители вступают с компонентами атмосферного воздуха в физическое, химическое и фотохимическое взаимодействия.

Многообразие продуктов выхлопов автомобильных двигателей может быть классифицировано по группам, сходным по характеру воздействия на организм или химической структуре и свойствам:

1) нетоксичные вещества: азот, кислород, водород, водяной пар и углекислый газ, содержание которых в атмосфере в обычных условиях не достигает уровня, вредного для человека;

2) моноксид углерода, наличие которого характерно для выхлопов бензиновых двигателей;

3) оксиды азота, которые по мере пребывания в атмосфере соединяются с кислородам;

4) углеводороды (алкаин, алкены, алкадиены, цикланы, ароматические соединения);

5) альдегиды;

6) сажа;

7) соединения свинца;

8) серистый ангидрид.

Чувствительность населения к действию загрязнения атмосферы зависит от большого числа факторов, в том числе от возраста, пола, общего состояния здоровья, питания, температуры и влажности и т.д. Лица пожилого возраста, дети, больные, курильщики, страдающие хроническим бронхитом, коронарной недостаточностью, астмой являются более уязвимыми.

Общая схема реакции организма на воздействие загрязнителей ОС по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) имеет следующий вид.

Проблема состава атмосферного воздуха и его загрязнения от выбросов автотранспорта становится все более актуальной. Это можно проследить уже на примере Москвы. В 1982 году вклад автотранспортных средств в суммарное загрязнение атмосферы составлял 69%, в 1990 году-74,6%, наконец, в 1993 году-79,6%.

Загрязнение воздуха занимает, безусловно, первое место, поскольку воздух - продукт непрерывного потребления организма.

Дыхательная система человека имеет ряд механизмов, помогающих защитить организм от воздействия загрязнителей воздуха. Волоски в носу отфильтровывают крупные частицы. Липкая слизистая оболочка в верхней части дыхательного тракта захватывает мелкие частицы и растворяет некоторые газовые загрязнители. Механизм непроизвольного чихания и кашля удаляет загрязненные воздух и слизь при раздражении дыхательной системы.

Тонкие частицы представляют наибольшую опасность для здоровья человека, так как способны пройти через естественную защитную оболочку в легкие. Вдыхание озона вызывает кашель, отдышку, повреждает легочные ткани и ослабляет иммунную систему.

Влияние загрязнение воздуха на здоровье населения состоит в следующим.

Взвешенные частицы - частицы пыли размером от 0,01 до 100 мкм классифицируются следующем образом:

Более 100 мкм - осаждающиеся, менее 5 мкм - практически не осаждающиеся.

Частицы первого типа безвредны, поскольку быстро осаждаются либо на поверхности земли, либо в верхних дыхательных путях. Частицы второго типа попадают глубоко в легкие. Установлено присутствие соединений углерода, углеводорода, парадина, ароматических веществ, мышьяка, ртути и др. в легких вследствие проникновения пыли, а так же связь с частотой заболевания раком, хроническим заболеванием дыхательных путей, астмой, бронхитом, эмфиземой легких. Резкое увеличение частоты хронических бронхитов начинается с концентрации 150 - 200 мкт/м3. При попадании в дыхательные пути сажи, возникают хронические заболевания (размеры твердых частиц 0,5…2 мкм), ухудшается видимость, а также сажа абсорбирует на своей поверхности канцерогенные сильнейшие вещества (бензапирен), что опасно для человеческого организма. Норма сажи в отработавшем газе составляет 0,8 г/м3

Сернистый ангидрид. Оказывает пагубное влияние на слизистую оболочку верхних дыхательных путей, вызывает бронхиальную закупорку. Начиная с 500 мкт/м3 у больных бронхитом, наблюдается осложнения, 200 мкт/м3 вызывает увеличение приступов у астматиков.

Оксиды азота. Диоксид азота и фитохимические производные являются побочными продуктами нефтехимических производств и рабочих процессов дизельных двигателей. Оказывают влияние на легкие и на органы зрения. Начиная с 150 мкт/м3, при длительных воздействиях происходит нарушение дыхательных функций. Оксиды азота раздражают слизистую оболочку глаз и носа, разрушают легкие. В дыхательных путях оксиды азота реагируют с влагой, которая находится в этом месте. Оксида азота способствуют разрушению озонового слоя.

Озон. Повышение концентрации оксидов азота и углеводородов под действием солнечной радиации порождает фотохимический смог. Фоновая концентрация озона в природе 20 - 40 мкт/м3. При 200 мкт/м3 наблюдается заметное негативное воздействие на организм человека.

Моноксид углерода. При сжигании топлива в условиях недостатка воздуха, СО генерируется в процессе работы автомобильных двигателей. Соединяясь с гемоглобином из вдыхаемого воздуха попадает в кровь, препятствуя насыщению крови кислородам, а следовательно, и тканей, мышц, мозга. СО вызывает нарушение нервной системы, головную боль, похудение, рвоту.

Диспансерные исследование Института экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина показали, что длительное вдыхание воздуха, содержащего моноксид углерода в концентрациях 3-6 ПДК и диоксид азота 2-3 ПДК, вызывает в детском организме ряд ответных реакций.

Установлены удлинение времени латентного периода зрительно - моторной реакции, хронический тонзиллит, хронический ринит, гипертония миндалин, снижение жизненной емкости легких.

Основными представителями альдегидов, поступающих в атмосферный воздух с выбросами автомобилей, являются формальдегид и акролеин. Действие формальдегида характеризуется раздражающим эффектом по отношению к нервной системе. Он поражает внутренние органы и инактивирует ферменты, нарушает обменные процессы в клетке путем подавления цитоплазматического и ядерного синтеза.

Углеводороды имеют неприятные запахи, раздражают глаза, нос и очень вредны для флоры и фауны.

Оксиды свинца накапливается в организме человека, попадая в него через животную и растительную пищу. Свинец и его соединения относятся к классу высокотоксичных веществ, способных причинить ощутимый вред здоровью человека. Свинец влияет на нервную систему, что приводит к снижению интеллекта, а также вызывает изменения физической активности, координации, слуха, воздействует на сердечно-сосудистую систему, приводя к заболеваниям сердца.

Загрязнение атмосферы промышленными выбросами

Миллионы лет в атмосферу поступал дым и загрязняющие вещества в результате извержения вулканов. При этом биосфера сама справлялась с таким гигантским загрязнением. Даже когда человек научился добывать огонь, это хрупкая оболочка длительное время сохраняла качество воздуха. Так продолжалось до эпохи промышленной революции.

Крупнейшие города любой страны - это, как правило, крупные промышленные центры, в которых сосредоточены десятки и сотни промышленных предприятий различных отраслей. Предприятия химической, металлургической и других отраслей промышленности выбрасывают в атмосферу пыль, сернистые и другие вредные газы, выделяющиеся при различных технологических процессах.

Черная металлургия. Процессы выплавки чугуна и переработки его на сталь сопровождаются выбросом в атмосферу различных газов. Загрязнение воздуха пылью при коксовании углей сопряжено с подготовкой шихты и загрузкой ее в коксовые печи, с выгрузкой кокса в тушильные вагоны и с мокрым тушением кокса. Мокрое тушение кокса сопровождается также с выбросом в атмосферу веществ, входящих в состав используемой воды.

Цветная металлургия. При получении металлического алюминия путем электролиза с отходящими газами от электролизных ванн в атмосферный воздух выделяется значительное количество газообразных и пылевидных фтористых соединений.

Воздушные выбросы предприятий нефтедобывающей и нефтехимической промышленности содержит большое количество углеводородов, сероводородов и дурно пахнущих газов. Выброс в атмосферу вредных веществ на нефтеперерабатывающих заводах происходит главным образом вследствие недостаточной герметизации оборудования.

Производство цемента и строительных материалов может являться источником загрязнения атмосферы различной пылью. Основными технологическими процессами этих производств являются процессы измельчения и термическая обработка шихт, полуфабрикатов и продуктов в потоках горячих газов, что связано с выбросами пыли в атмосферный воздух.

К химической промышленности относится большая группа предприятий. Состав их промышленных выбросов весьма разнообразен. Основными выбросами от предприятий химической промышленности являются окись углерода, окислы азота, сернистый ангидрид, аммиак, пыль от неорганических производств, органические вещества, сероводород, сероуглерод, хлористые и фтористые соединения. 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. т в год, остальные производства химической промышленности в целом выделяют 170 тыс. т год.

В середине XX века крупные города оказались в условиях интенсивного загрязнения воздуха. Естественная циркуляция часто не справлялась с очищением атмосферы и, как следствие, возрастала заболеваемость населения острыми респираторными заболеваниями (типа астмы, эмфиземы).

Загрязнение атмосферного воздуха таит в себе угрозу не только человеческому здоровью, но и наносит большой ущерб природным экосистемам, например лесам. Так называемые кислотные дожди, вызванные главным образом диоксидом серы и оксидами азота, поражают огромные участки таежного леса. Только на территории России общая площадь, пораженных промышленными выбросами, достигла 1 млн. га. Особенно сильно страдают зеленые насаждения в промышленных городах.

Загрязнение воздуха наносит большой ущерб и экономике. Ядовитые вещества в воздухе отравляют домашний скот, обесцвечивают краску на стенах домов и корпусах автомашин.

Какой же выход? Он есть. Надо искать такие пути развития промышленности и достижения чистоты атмосферы, которые не исключали бы друг друга и не вызывали роста расходов на очистные сооружения. Один из таких путей - переход к принципиально новой технологии производства, к комплексному использованию сырья. Заводы и фабрики, основанные на технологии без отходов - индустрия будущего. Оренбургское газовое месторождение стало давать попутную продукцию - сотни тысяч тонн серы. На Кировоканском химическом заводе имени Мясника прекращен выброс в атмосферу ртутных газов. Они вторично введены в технологический цикл как дешевое сырье для производства аммиака и карбамида. Вместе с ними в воздушный бассейн уже не попадает вреднейшее вещество - двуокись углерода, составляющая 60% всех выбросов завода. Предприятия комплексного использования сырья дают обществу огромную выгоду: резко повышает эффективность капитальных вложений и столь же резко снижаются затраты на строительство дорогостоящих очистных сооружений. Ведь полная переработка сырья на одном предприятии всегда дешевле, чем получение тех же продуктов на разных. А безотходная технология устраняет опасность загрязнения воздуха.

Высокие дымовые трубы - типичный атрибут картины современного промышленного центра. У дымовой трубы два назначения: первое - создавать тягу и тем самым заставлять воздух - обязательный участник процесса горения - в нужном количестве и с должной скоростью входить в топку; второе - отводить продукты горения - вредные газы и имеющиеся в дыме твердые частицы - в верхние слои атмосферы. Благодаря непрерывному, турбулентному движению вредные газы и твердые частицы уносятся далеко от источника их возникновения и рассеиваются. Для рассеивания сернистого ангидрида, содержащегося в дымовых газах тепловых электростанций, в настоящее время сооружаются трубы высотой 180, 250 и 320 метров. Дымовая труба высотой 100 метров рассеивает мельчайшие вредные вещества в окружности радиусом 20 км до концентрации безвредной для человека. Труба высотой 250 м увеличивает радиус рассеивания до 75 км. В ближайшем окружении трубы создается так называемая теневая зона, в которую совсем не попадают вредные вещества.

Проблемы бытовых отходов

До эры агломераций утилизация отходов была облегчена благодаря всасывающей способности окружающей среды: земли и воды. Крестьяне, отправляя свою продукцию с поля сразу к столу, обходясь без переработки, транспортировки, упаковки, рекламы и торговой сети, привносили мало отходов. Овощные очистки скармливались домашним животным или использовались в качестве удобрения. Передвижения в города привело к совершенно иной потребительской структуре. Продукцию стали обменивать, а значит упаковывать.

В настоящее время жители нашей страны ежедневно выбрасывают тысячи тонн различного хлама: стеклянные контейнеры, макулатуру, пластик и пищевые отходы. В этой смеси содержится большое количество опасных отходов: ртуть из батареек, фосфоро - карбонаты из флюорисцентных ламп и токсичные химикаты из бытовых растворителей, красок. Сегодня только Москва выбрасывает 10 млн. тонн промышленных отходов, по 1 млн. на каждого жителя.

Существуют различные способы захоронения отходов. Это выделение площадей для свалок, но образующийся при гниении отходов газ метан представляет серьезную угрозу для жителей, проживающих рядом с этим объектом, т.к. может попросту взорваться. Это и закапывание мусора, тогда это представляет большую опасность для грунтовых и подземных вод. Это и сжигание отходов, но многие города, использующие печи для сжигания, отказались от этого способа из-за ухудшения качества воздуха.

Наиболее перспективным способом является переработка мусорных отходов. Здесь используются следующие направления в переработке: органическая масса расходуется на изготовление удобрений, текстильная масса и бумажная макулатура - получение новой бумаги, металлолом направляется в переплавку. Основной проблемой тогда остается сортировка мусора. Хотя в Германии в это процесс вовлечено все население страны. Как? Очень просто: каждая семья собирает свои бытовые отходы в разные емкости, в зависимости от состава и не сваливает все в одну кучу: стекло - к стеклу, макулатура - к макулатуре.

Сегодня в России около 60% отходов перерабатывается вторично, а остальное вывозится на свалку. После заполнения отведенной для мусора территории, свалка засыпается слоем земли не менее трех метров. Но несмотря на это вся площадь мусорного полигона представляет опасность для здоровья людей и животных. Грунтовые воды на обширных территориях оказываются загрязненными ядовитыми веществами и болезнетворными микробами. В течение нескольких десятилетий на этих территориях нельзя ничего строить и заниматься сельским хозяйством.

Зато строительный мусор можно использовать для создания искусственных холмов. Их засыпают слоем земли, сеют траву и создают спортивные сооружения: лыжные и санные трассы. Служат они и для полетов на дельтопланах. Такой опыт уже есть в нашей стране.

В России доля городского населения составляет 73%, что несколько ниже уровня европейских стран. Но, несмотря на это, концентрация бытовых отходов в крупных городах России сейчас резко возросла, особенно в городах с численностью населения от 500 тыс. и выше человек. Объем отходов все увеличивается, а территориальные возможности для их утилизации и переработки уменьшаются. Доставка отходов от мест их образования до пунктов утилизации требует все больше времени и средств. В России необходимо совершенствовать организацию процесса утилизации городских отходов.

Сейчас отходы просто собираются для захоронения на полигонах, а это ведет к отчуждению свободных территорий в пригородных районах и ограничивает использование городских территорий для строительства жилых зданий. Также совместное захоронение различных видов отходов может вести к образованию опасных соединений.

Первый мусороперерабатывающий завод в России был построен в 1972 году, на Урале проекты строительства таких заводов в Екатеринбурге, Нижнем Тигиле и Первоуральске еще только рассматриваются. Возможен и другой путь ликвидации бытовых отходов путем создания специальных штаммов бактерий и грибов, способных разрушать органические соединения и полимеры.

Шумовое загрязнение

В древнем Китае казнили музыкой (этот факт засвидетельствован историей). Для этого применялись резкие музыкальные звуки, вызывающие болезненную реакцию. И это не удивительно, ведь эволюция творила человека в тишине, которую иногда нарушали раскаты грома, гул землетрясений и рокот моря. Но естественные звучания голосов Природы становятся все более редкими, исчезают совсем или заглушаются промышленными, транспортными и другими шумами.

Уровень шума измеряется в единицах, выражающих степень звукового давления, - децибелах. Уровень шума в 20 - 30 децибелов практически безвреден. В среднем для города нормальным шумом днем считается 55 децибел, но в больших городах этот уровень значительно выше. Шум уличного транспорта составляет 80 - 100 децибелов, а шум реактивного самолета при взлете - 140. Очень высок уровень и промышленных шумов. На многих работах и шумных производствах он достигает 90 - 110 децибелов. Не намного тише и у нас дома, где появляются все новые источники шума - так называемая бытовая техника.

Шум, передающийся не по воздуху, а по строительным конструкциям, называется вибрацией. Источниками вибрации служат линии метрополитена, железнодорожные и автотранспортные магистрали. Для их предотвращения жилые дома в городе строятся на расстоянии 50 метров от трамвайных и других транспортных линий.

По данным Всемирной Организации здравоохранения 1996 года первое место в мире среди профессиональных заболеваний занимала потеря слуха! Длительный шум неблагоприятно влияет на орган слуха, понижая чувствительность к звуку. Он приводит к расстройству деятельности сердца, печени, к истощению и перенапряжению нервных клеток. Ослабленные клетки нервной системы не могут достаточно четко координировать работу различных систем организма. Отсюда возникают нарушения их деятельности.

Должен заметить, что действие звука на живой организм изучено уже довольно хорошо. Так, известно, что с помощью звукового ритма можно снижать и ускорять сердцебиение собаки, перестраивать ритм движений белки в своем колесе. Будильник, поставленный в аквариум и тикающий быстрее, чем могли бы дышать рыбы, привел к их смерти.

В настоящее время ученые во многих странах мира ведут различные исследования с целью выяснения влияния шума на здоровье человека. Их исследования показали, что шум наносит ощутимый вред здоровью человека, но и абсолютная тишина пугает и угнетает его. Так, сотрудники одного конструкторского бюро, имевшего прекрасную изоляцию, уже через неделю стали жаловаться, что не могут работать в условиях гнетущей тишины. Они нервничали, теряли работоспособность. И, наоборот, ученые установили, что звуки определенной силы стимулируют процесс мышления, в особенности процесс счета.

Каждый человек воспринимает шум по-разному. Многое зависит от возраста, темперамента, состояния здоровья, окружающих условий. А условий, как известно, в большом городе мало для нормальной жизнедеятельности человека. Поэтому для борьбы с шумом в крупных городах применяется комплекс различных мер. Запрещены громкие гудки автомобилей, современные крупные предприятия строят в удаленной зоне от жилого комплекса, высаживают большое количество деревьев вдоль транспортных магистралей, которые известны своим мощным звукопоглощающим эффектом.

Проблема питьевой воды

Обеспечение чистой питьевой водой жителей городов, водоснабжение промышленных и коммунальных предприятий относятся к числу первостепенных экологических проблем городских территорий. Оптимизация водоснабжения предполагает решение целого комплекса задач: наряду с удовлетворением потребностей питьевой воде обеспечить благоприятное санитарно-гигиеническое состояние лучших условий для разнообразных видов отдыха людей.

В крупных городах водоснабжение, как правило, осуществляется при помощи поверхностных вод рек, озер и водохранилищ. Но для этого приходится строить сложные гидротехнические сооружения: каналы, шлюзы, очистные станции. Чем крупнее город, тем большие гидротехнические сооружения приходится создавать внутри его и за пределами. Так, во многих городах приходится строить специальные каналы, по которым вода из дальних рек поступает в город.

Строительство новых заводов и фабрик, жилых кварталов требовало много воды, а источников водоснабжения и его ближайших окрестностей уже не хватало. Например, небольшая река Москва уже не могла решить проблему питьевой воды столицы нашей страны. Поэтому для дальнейшего развития города пришлось изыскать новые источники водоснабжения. Таким источником стала Волга. Недалеко от города Твери реки перекрыли плотиной, выше которой Иваньковское водохранилище. Отсюда волжские воды по 128 - километровому каналу поступают в Москву.

Канал Москва - Волга сложное гидротехническое сооружение. Между долина рек Волга и Москвы канал пересекает Клинско -Дмитровскую гряду. Воду на нее подают из Волги при помощи электронасосов на высоту 38 метров. Здесь расположена система водохранилищ, образованных водами Волги и местных подпруженных рек и речушек. С возвышенности вода самостоятельно сбрасывается в реку Москву. При этом вода крутит лопасти турбин электростанции, которая частично компенсирует расходы электроэнергии воды, используемой для подъема воды из Волги.

В 60-е годы были построены водохранилища в верховьях реки Волги, но город растет и все больше нуждается в чистой воде. Поэтому в 1974 году вступила в строй Вазузская система водоснабжения, по которой вода подается в город из водохранилища на реке Вазузе (правый приток Волги), что в 350-ти километрах от столицы.

Решение всех проблем водоснабжения Москвы сопровождалось значительными изменениями природных ландшафтов города, его окрестностей. Здесь создано множество озер, водохранилищ. Их чистые воды, пляжи, прибрежные леса и луга образуют в совокупности прекрасные места отдыха. Здесь находятся многочисленные санатории, дома отдыха и пансионаты. Все водохранилища освоены сотнями видов водоплавающих птиц. Воды Волги и Вазузы сделали полноводными воды реки Москвы, Клязьмы и их притоков. Они превратились в озерно-речные системы, стали иметь равномерный сток. На них прекратились разрушительные наводнения. Благодаря созданию системы водохранилищ Московская область превратилась в озерный край.

Если проблему обеспечения водой населения крупного города можно решить при помощи создания водохранилищ, то, как решить проблему подачи в этот город чистой питьевой воды?

Деятельность человека сильно изменяет характер земной поверхности, особенно в городе. Это и асфальтированные территории, дороги, промышленные зоны, свалки отходов. Поверхностный сток с таких территорий характеризуется крайней загрязненностью. В отличие от грунтовых вод - проходящих все же через естественные фильтры - он включает в себя все виды загрязняющих землю материалов: смытую в процессе эрозию почву; биогены, входящие в состав удобрений, экскременты животных; пестициды, используемые в сельском хозяйстве, сажу, пыль и токсические вещества от атмосферных выбросов промышленности и транспорта, остатки нефти и горюче-смазочных веществ, бытовой мусор, растительный опад и т.д.

Одним из видов загрязнения водоемов является «тепловое» загрязнение. Электростанции, промышленные предприятия часто сбрасывают подогретую воду в водоем. Это приводит к повышению в нем температуры воды. С повышением температуры в водоеме уменьшается количество кислорода, увеличивается токсичность загрязняющих воду примесей, нарушается биологическое равновесие. В загрязненной воде с повышенным содержанием температуры начинают бурно размножаться болезнетворные микроорганизмы и вирусы. Попав в питьевую воду, они могут вызвать вспышки различных заболеваний.

Города 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. 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.

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 (живого) 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

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.

Заключение

Город стремится нас убедить (и это ему удается), что его развитие непредсказуемо. Воздействуя на город, пытаясь направить его рост в нужное русло, люди сталкиваются с его неожиданной реакцией и наряду с положительными последствиями получают множество негативных. Города - повседневная среда жизни все возрастающего числа людей.

Целью моего реферата было рассмотрение проблем больших городов. Проделанная работа позволяет сделать вывод о том, что города имеют сегодня действительно много очень серьезных проблем, выявив которые, люди учатся их решать и предупреждать их катастрофические последствия.

С одной стороны, города - это положительное явление. Они являются центрами культуры, искусств, науки и образования. С другой стороны, города - это явление отрицательное: ведь являясь крупными промышленными центрами, они имеют плохую экологию, отрицательно влияют на здоровье, живущих в них людей. Там же концентрируются такие негативные явления человеческой жизни как безработица, организованная преступность, наркомания.

Появляются вопросы: как соединить воедино эти две противоположные характеристики любого крупного города? Ведь отменить города нельзя. Тогда, как сделать так, чтобы снизить влияние их отрицательных сторон на все общество в целом? На эти и многие вопросы человеческому обществу еще предстоит ответить. Вот почему в своей работе я постарался указать не только на некоторые из этих проблем, но и показать, как они решаются в больших городах.

Список литературы

1. Алексеев В.А. 300 вопросов и ответов по экологии. Ярославль: Академия развития, 1998.

2. В.Н. Большаков. Учебник. Региональная экология. Екатеринбург, «Сократ», 2000 г.

3. Е.А. Крискунов. Учебник. Экология. Москва, «Дрофа», 1995 г.

4. Журналы: « География в школе» № 2, 1994 г. и № 5 1994 г.

5. Энциклопедия «Аванта+». Том № 3. Москва, «Аванта+», 1994 г.

6. Интернет - ресурсы.