Почему в больших городах не виден Млечный путь?

Средняя общеобразовательная школа п.Опытный
Цивильского района Чувашской республики
Школьная научно-практическая конференция
школьников
Секция: человек, природа, техника
Работу выполнили:
ученицы 9 «А» класса
Матлина Зоя и
Тимофеева Кристина.
Научный руководитель:
Егорова Н.С.
2004
2
Содержание
ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................................................................... 3
1.
ЦЕЛИ, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ................................................................................ 4
2.
МЛЕЧНЫЙ ПУТЬ ....................................................................................................................................... 5
3.
ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ ................................................................................. 7
ОСНОВНЫЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА ................................................................................................. 7
АЭРОЗОЛЬНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ ............................................................................................................. 9
ФОТОХИМИЧЕСКИЙ ТУМАН (СМОГ) ......................................................................................................... 10
ПРОБЛЕМА КОНТРОЛИРОВАНИЯ ВЫБРОСА В АТМОСФЕРУ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
ПРОМЫШЛЕННЫМИ ПРЕДПРИЯТИЯМИ (ПДК) ....................................................................................... 10
4.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ ПОДВИЖНЫМИ СРЕДСТВАМИ ТРАНСПОРТА .................. 11
АВТОТРАНСПОРТ ............................................................................................................................................. 11
САМОЛЕТЫ ........................................................................................................................................................ 12
ШУМЫ ................................................................................................................................................................. 13
5.
ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ НА ЧЕЛОВЕКА, ЖИВОТНЫЙ И РАСТИТЕЛЬНЫЙ
МИР .............................................................................................................................................................. 14
ОКСИД УГЛЕРОДА ........................................................................................................................................... 14
ДИОКСИД СЕРЫ И СЕРНЫЙ АНГИДРИД .................................................................................................... 15
ОКСИДЫ АЗОТА И НЕКОТОРЫЕ ДРУГИЕ ВЕЩЕСТВА ........................................................................... 15
ВЛИЯНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА РАСТИТЕЛЬНЫЙ И ЖИВОТНЫЙ МИР ..................... 16
6.
ЭКОЛОГИЯ ГОРОДА (УРБОЭКОЛОГИЯ) ......................................................................................... 18
ПОСТУПЛЕНИЕ ВЕЩЕСТВ В ГОРОДА ........................................................................................................ 19
7.
АТМОСФЕРНЫЕ ВЫБРОСЫ ГОРОДА-МИЛЛИОНЕРА ............................................................... 20
ТВЕРДЫЕ И КОНЦЕНТРИРОВАННЫЕ ГОРОДСКИЕ ОТХОДЫ ............................................................... 22
ГОРОДСКИЕ СТОЧНЫЕ ВОДЫ ...................................................................................................................... 23
СУММАРНОЕ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕ ........................................................................................................ 23
ЭКОЛОГИЯ ГОРОДСКОГО НАСЕЛЕНИЯ ..................................................................................................... 24
8.
ВЫВОДЫ ..................................................................................................................................................... 27
9.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ............................................................................... 28
3
Введение
На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с
окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное
общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось,
расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас
грозит стать глобальной опасностью для человечества.
Расход
невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель
выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку
приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части
нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее
время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом
можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из
которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.
Наиболее масштабным и значительным является химическое
загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы.
Среди них - газообразные и аэрозольные загрязнители промышленнобытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в
атмосфере.
Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать
нежелательную
тенденцию
в
сторону повышения среднегодовой
температуры на планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся
загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже
11/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может
вызвать существенные нарушения газо- и водообмена между гидросферой и
атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения
почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду
экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать
загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы,
происходящие в биосфере.
В социальной экологии, которая большинством исследователей
рассматривается в настоящее время как наиболее общее понятие по
отношению к различным проблемам взаимодействия общества и окружающей
среды, сформировались различные научные направления, в том числе и такие,
как экология городов, экология городского населения. Архитекторыпроектировщики пишут об урбоэкологии, хотя не всегда понятно, относится
этот термин к экологии города или к экологии городского жителя. Поэтому
целесообразно рассмотреть эти два взаимосвязанные, но достаточно
специфические направления исследований и провести между ними четкую
грань.
4
Цели, задачи и методы исследования
Цель работы – выявление причины невидимости Млечного Пути в
городах-мегаполисах.
Задачи:
1. изучить литературу о составе и строении Млечного Пути
2. выдвинуть гипотезу невидимости Млечного Пути
3. привести доказательства гипотезы
4. сравнить видимость Млечного Пути в больших городах и
сельской местности
Методы исследования – сбор и анализ литературы
5
Млечный Путь
Млечный путь – неярко светящаяся диффузная белесая полоса пересекающая звездное
небо почти по большому кругу, северный полюс, который находится в созвездии Волос
Вероники, состоит из огромного числа слабых звезд, не видимых отдельно невооруженным
взглядом, но различимых порознь в телескоп или на фотографиях, снятых с достаточным
разрешением. Видимая картина Млечного пути – следствие перспективы при наблюдении
изнутри огромного, сильно сплюснутого скопления звезд нашей галактики наблюдателем,
находящимся вблизи плоскости симметрии этого скопления. Яркость Млечного пути в
различных местах неравномерна. Полоса Млечного пути шириной около 5-30 имеет на вид
облачное строение, обусловленное, во-первых, существованием в Галактике звездных
облаков или сгущений, во-вторых, неравномерностью распределения, поглощающих свет
пылевых туманностей, образующих участки с кажущимся дефицитом звезд из-за
поглощения их света. Название «Млечный путь» происходит от греческого мифа о
разлившемся по небу материнским молоке богини Геры, кормившей грудью Геркулеса.
Так как у звезд разная светимость, число звезд разной светимости неодинаково, да еще
существует ослабление света звезд межзвездной космической пылью. Оно тем больше, чем
звезды дальше от нас, и по разным направлениям различно. В. Я. Струве впервые
обнаружил это поглощение света и доказал, что с приближением к светлой полосе
Млечного пути плотность звезд в пространстве растет. Полоса Млечного пути опоясывает
все небо по большому кругу. Значит, мы находимся вблизи его плоскости, которую
называют галактикой. В Млечном пути наблюдаются отдельные облакообразные сгущения.
Отчасти это обусловлено реальными облакообразными распылениями слабых (т.е. далеких)
звезд, их которых он состоит, отчасти тех, что местами его закрывают облака комической
пыли. Такое темное облако можно заметить около звезды Деней в созвездии Лебедя. Как раз
в этом созвездии начинается раздвоение Млечного пути на две ветви, соединяющихся в
южном полушарии неба. Это раздвоение кажущееся. Оно вызвано скоплением космической
пыли, заслоняющей часть самых ярких мест Млечного пути, находящихся в созвездиях
Скорпиона и Стрельца. Постепенно выяснилось, что звезды Млечного пути – это основная
часть нашей сильно сплющенной Галактики. Дальше от всего центра, находящемся в
направлении созвездия Стрельца, Галактика тянется вблизи плоскости Млечного пути, и в
этом направлении мы видим больше всего далеких, т.е. слабых звезд. В перпендикулярном
направлении плотность звезд падает, следовательно, в этом направлении Галактика
простирается не так далеко.
Иногда неудачно говорят, что Млечный Путь – это и есть наша Галактика. Млечный
Путь – это видимое нами на небе светлое кольцо, а наша Галактика – это пространственная
звездная система. Большинство ее звезд мы видим в полосе Млечного Пути, но ими она не
исчерпывается. В Галактику входят звезды всех созвездий.
МЛЕЧНЫЙ ПУТЬ, туманное свечение на ночном небе от миллиардов звезд нашей
Галактики. Полоса Млечного Пути опоясывает небосвод широким кольцом. Особенно
хорошо Млечный Путь виден вдали от городских огней. В Северном полушарии его удобно
наблюдать около полуночи в июле, в 10 часов вечера в августе или в 8 часов вечера в
сентябре, когда Северный Крест созвездия Лебедь находится вблизи зенита. Следуя
взглядом за мерцающей полосой Млечного Пути на север или северо-восток, мы минуем
созвездие Кассиопеи (в форме буквы W) и движемся в сторону яркой звезды Капелла. За
Капеллой можно увидеть, как менее широкая и яркая часть Млечного Пути проходит чуть
восточнее Пояса Ориона и склоняется к горизонту невдалеке от Сириуса – ярчайшей звезды
на небе. Наиболее яркая часть Млечного Пути видна на юге или юго-западе в то время,
когда Северный Крест находится над головой. При этом видны две ветви Млечного Пути,
разделенные темным промежутком. Облако в Щите, которое Э. Барнард называл
«жемчужиной Млечного Пути», располагается на полпути к зениту, а ниже видны
великолепные созвездия Стрелец и Скорпион.
6
К сожалению, самые яркие части Млечного Пути недоступны для наблюдателей
Северного полушария. Чтобы увидеть их, нужно отправиться к экватору, а еще лучше –
расположиться между 20 и 40 ю.ш. и наблюдать небо ок. 10 ч вечера в конце апреля или
начале мая. Высоко на небосводе расположен Южный Крест, а низко на северо-западе
виден Сириус. Между ними проходит неяркий и узкий Млечный Путь, но он становится
намного ярче и интереснее в 30 к западу от Южного Креста, в созвездии Киля. По мере
того как на востоке поднимаются Стрелец и Скорпион, появляются самые яркие и
великолепные части Млечного Пути. Наиболее замечательная его область видна поздним
вечером в июне-июле, когда Облако Стрельца расположено вблизи зенита. На фоне
однородного свечения, вызванного тысячами и тысячами не различимых для глаза
далеких звезд, можно заметить темные облака и «прожилки» холодной космической пыли.
Каждый, кто хочет понять строение нашей Галактики, должен найти время для
наблюдения Млечного Пути – этого поистине замечательного и наиболее грандиозного из
небесных явлений.
Чтобы различить мириады звезд, составляющих Млечный Путь, достаточно бинокля
или небольшого телескопа. Наибольшая концентрация звезд и максимальная ширина
Млечного Пути наблюдаются в созвездиях Стрельца и Скорпиона; наименее населен
звездами он на противоположной стороне неба – вблизи Пояса Ориона и Капеллы. Точные
астрономические наблюдения подтверждают первое визуальное впечатление: полоса
Млечного Пути отмечает центральную плоскость гигантской дискообразной звездной
системы – нашей Галактики, которую часто называют «галактика Млечный Путь». Одной
из ее звезд является наше Солнце, расположенное очень близко от центральной плоскости
Галактики. Однако Солнце находится не в центре галактического диска, а на расстоянии
двух третей от его центра к краю. Звезды, составляющие Млечный Путь, находятся от
Земли на разных расстояниях: некоторые не далее 100 св. лет, а большинство удалено на 10
000 св. лет и даже дальше. Звездное облако в Стрельце и Скорпионе отмечает направление
на центр Галактики, находящийся от Земли приблизительно на расстоянии 30 000 св. лет.
Диаметр всей Галактики составляет по крайней мере 100 000 св. лет.
Состав Млечного Пути. Галактика состоит в основном из звезд, более или менее
подобных Солнцу. Одни из них в несколько раз массивнее Солнца и светятся в несколько
тысяч раз ярче, другие – в несколько раз менее массивны и светятся в несколько тысяч раз
слабее. Солнце, по многим параметрам, – средняя звезда. В зависимости от температуры
поверхности звезды имеют разный цвет: бело-голубые звезды самые горячие (20 000–40 000
К), а красные – наиболее холодные (ок. 2500 К).
Часть звезд образует группы, называемые звездными скоплениями. Некоторые из
них видны невооруженным глазом, например Плеяды. Это типичное рассеянное скопление;
обычно такие скопления содержат от 50 до 2000 звезд. Кроме рассеянных скоплений
существуют значительно более крупные шаровые скопления, содержащие до нескольких
миллионов звезд. Эти скопления существенно различаются по возрасту и звездному
7
составу. Рассеянные скопления сравнительно молоды: их типичный возраст ок. 10 млн. лет,
т.е. ок. 1/500 возраста Земли и Солнца. Они содержат много массивных ярких звезд.
Шаровые скопления очень стары: с момента их формирования прошло 10–15 млрд. лет, т.е.
они состоят из наиболее старых звезд Галактики, среди которых сохранились лишь
маломассивные. Рассеянные скопления расположены вблизи галактической плоскости, где
много межзвездного газа, из которого формируются звезды. Шаровые скопления заполняют
галактическое гало, окружающее диск, и заметно концентрируются к центру Галактики.
Масса Галактики не менее 21011 масс Солнца. В основном это звезды, но 5% ее
массы приходится на межзвездное вещество – газ и пыль. Межзвездное вещество заполняет
пространство между звездами в галактическом диске толщиной ок. 600 св. лет, причем
внутри диска оно концентрируется к спиральным рукавам Галактики. Значительная часть
межзвездного вещества объединена в массивные холодные облака, в недрах которых
формируются звезды.
Галактика Млечный Путь – одна из сотен миллионов подобных ей звездных систем,
обнаруженных во Вселенной с помощью крупных телескопов. Ее часто называют «нашей
звездной системой». Она относится к крупным галактикам, имеющим быстрое вращение и
четкие спиральные рукава, в которых сконцентрированы молодые горячие звезды и
разогретые их излучением облака газа, называемые «эмиссионными туманностями». С
помощью оптических телескопов не удается изучить всю Галактику, поскольку свет не
проникает сквозь плотные межзвездные облака газа и пыли, которых особенно много в
направлении к центру Галактики. Однако для инфракрасного излучения и радиоизлучения
пыль не помеха: с помощью соответствующих телескопов удается исследовать всю
Галактику и даже пробиться к ее плотному ядру. Наблюдения показали, что звезды и газ в
галактическом диске движутся со скоростью около 250 км/с вокруг центра Галактики. Наше
Солнце вместе с планетами тоже движется с такой скоростью, совершая один оборот вокруг
галактического центра примерно за 200 млн. лет.
Химическое загрязнение атмосферы
Основные загрязняющие вещества
Свою научную работу мы начнем с обзора тех факторов, которые приводят к
ухудшению состояния одной из важнейших составляющих биосферы - атмосферы.
Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако последствия употребления
огня, которым он пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилось
мириться с тем, что дым мешал дыханию и что сажа ложилась черным покровом на
потолке и стенах жилища. Получаемое тепло было для человека важнее, чем чистый
воздух и незакопченные стены пещеры.
Это начальное загрязнение воздуха не
представляло проблемы, ибо люди обитали тогда небольшими группами, занимая
неизмерно обширную нетронутую природную среду. И даже значительное сосредоточение
людей на сравнительно небольшой территории, как это было в классической древности, не
сопровождалось еще серьезными последствиями.
Так было вплоть до начала девятнадцатого века. Лишь за последние сто лет
развитие промышленности "одарило" нас такими производственными процессами,
последствия которых вначале человек еще не мог себе представить. Возникли городамиллионеры, рост которых остановить нельзя. Все это результат великих изобретений и
завоеваний человека. В основном существуют три основных источника загрязнения
атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих
источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места.
Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное
производство. Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом
выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия,
8
особенно цветной металлургии, которые выбрасывают
в
воздух оксилы
азота,
сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и
мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате
сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта,
сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнители
разделяют на первичные, поступающие непосредственно в
атмосферу, и
вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в
атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с
парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида
с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате
химических,
фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими
веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки.
Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые
электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки,
потребляющие более 170%
0ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива.
Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие:
3а) Оксид углерода . Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В
воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и
выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не
менее 1250 млн.т.
Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с
составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и
созданию парникового эффекта.
3б) Сернистый ангидрид. . 0Выделяется в процессе сгорания серу содержащего
топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн.т. в год). Часть соединений серы
выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США
общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65
процентов от общемирового выброса.
3в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным
продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде,
который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека.
Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий
отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки
растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км. от таких предприятий, обычно
бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах
оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной
металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу 1десятки миллионов тонн
серного ангидрида.
3г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе в
другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по
изготовлению
искусственного
волокна,
сахара,
коксохимические,
нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с
другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.
3д) Оксилы азота. .Основными источниками выброса являются предприятия,
производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители,
нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксилов азота, поступающих в
атмосферу, составляет 20 млн.т. в год.
3е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по
производству алюминия,
эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений.
Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются
токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.
_ 3ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий,
производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители,
гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь
9
молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом
соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке
чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных
тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 11 т. 0передельного чугуна
выделяется кроме 12,7 кг. 0сернистого газа и 14,5 кг. 0пылевых частиц, определяющих
количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких
металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.
Аэрозольное загрязнение атмосферы
Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии
в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов,
а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения
воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей
образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с
водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 11-5 1мкм. В атмосферу
Земли ежегодно поступает около
11 куб.км. пылевидных частиц искусственного
происхождения.
Большое
количество пылевых частиц образуется также в ходе
производственной деятельности людей. Сведения о некоторых источниках техногенной
пыли приведены ниже:
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС ВЫБРОС ПЫЛИ,МЛН.Т./ГОД
11. Сжигание каменного угля
12. Выплавка чугуна
13. Выплавка меди (без очистки)
14. Выплавка цинка
15. Выплавка олова (без очистки)
16. Выплавка свинца
17. Производство цемента
93,60
20,21
6,23
0,18
0,004
0,13
53,37
Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха
являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики,
металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от
этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в
их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды
металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена,
мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще большее
разнообразие свойственно органической пыли,
включающей алифатические и
ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных
нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и
других подобных предриятиях. Постоянными источниками аэрозольного загрязнения
являются промышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенного
материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных
ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС.
Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате
одного среднего по массе взрыва ( 1250-300 тонн взрывчатых веществ) в атмосферу
выбрасывается около 12 тыс.куб.м. условного оксида углерода и более 1150 т. 0пыли.
Производство цемента и других строительных материалов также является источником
загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств измельчение и химическая обработка шихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в
потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в
атмосферу. К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды - насыщенные и
ненасыщенные, включающие от 11 до 13 атомов углерода. Они подвергаются различным
10
превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными
загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций
образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с
оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных
условиях могут образовываться особо большие скопления вредных газообразных и
аэрозольных примесей в приземном слое воздуха. Обычно это происходит в тех случаях,
когда в слое воздуха не посредственно над источниками газопылевой эмиссии существует
инверсия - расположения слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует
воздушных масс и задерживает перенос примесей вверх. В результате вредные выбросы
сосредотачиваются под слоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что
становится одной из причин образования ранее неизвестного в природе фотохимического
тумана.
Фотохимический т уман (смог)
Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесь газов и
аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных
компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические
соединения перекисной природы,
называемые в совокупности фотооксидантами.
Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных
условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и
других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого
обмена воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной
инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями,
необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ.
Такие условия
создаются
чаще
в июне-сентябре и реже зимой. При
продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул
диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород
с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота,
должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота - в диоксид. Но
этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов,
которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток
озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида
азота
расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникает циклическая реакция, в
итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время
прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере
концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для
фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых
свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью. Такие смоги нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими
городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм
человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают
причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.
Проблема контролирования выброса в атмосферу загрязняющих веществ
промышленными предприятиями (ПДК)
Приоритет в области разработки предельно допустимых концентраций в
воздухе принадлежит СССР. ПДК - такие концентрации, которые на человека и его
потомство прямого или косвенного воздействия, не ухудшают их работоспособности,
самочувствия, а также санитарно-бытовых условий жизни людей.
11
Обобщение всей информации по
ПДК , получаемой всеми ведомствами,
осуществляется в ГГО - Главной Геофизической Обсерватории . Чтобы по результатам
наблюдений определить значения воздуха, измеренные значения концентраций сравнивают
с максимальной разовой предельно допустимой концентрацией и определяют число
случаев, когда были превышены ПДК , а также во сколько раз наибольшее значение
было выше ПДК . Среднее значение концентрации за месяц или за год сравнивается с ПДК
дли тельного действия - среднеустойчивой ПДК. Состояние загрязнение воздуха
несколькими веществами, наблюдаемые в атмосфере города, оценивается с помощью
комплексного показателя индекса загрязнения атмосферы (ИЗА).
Для этого
нормированные на соответствующее значения ПДК и средние концентрации различных
веществ с помощью несложных расчетов приводят к величине концентраций сернистого
ангидрида,
а затем суммируют. Максимальные разовые концентрации
основных
загрязняющих веществ были наибольшими в Норильске (оксилы азота и серы), Фрунзе
(пыль), Омске (угарный газ). Степень загрязнения воздуха основными загрязняющими
веществами находится в прямой зависимости от промышленного развития города.
Наибольшие максимальные концентрации характерны для городов с численностью
населения 1 более 500 тыс. жителей. Загрязнение воздуха специфическими веществами
зависит от вида промышленности, развитой в городе. Если в крупном городе размещены
предприятия нескольких отраслей промышленности, то создается очень высокий уровень
загрязнения воздуха, однако проблема снижения выбросов многих специфических
веществ до сих пор остается нерешенной.
Загрязнение атмосферы подвижными средствами
транспорта
В последние десятилетия в связи с быстрым развитием автотранспорта и авиации
существенно увеличилась доля выбросов, поступающих в атмосферу от подвижных
источников: грузовых и легковых автомобилей, тракторов, тепловозов и самолетов.
Согласно оценкам, в городах на долю автотранспорта приходится (в зависимости т
развития в данном городе промышленности и числа автомобилей) от 30 до 70 % общей
массы выбросов. В США в целом по стране по крайней мере 40 % общей массы пяти
основных загрязняющих веществ составляют выбросы подвижных источников.
Автотранспорт
Основной вклад в загрязнение атмосферы вносят автомобили, работающие на бензине
(в США на их долю приходится около 75 %), затем самолеты (примерно 5 % ), автомобили
с дизельными двигателями (около 4 %), тракторы и другие сельскохозяйственные машины
(около 4 % ), железнодорожный и водный транспорт (примерно 2 %). К основным
загрязняющим атмосферу веществам, которые выбрасывают подвижные источники (общее
число таких веществ превышает 40), относятся оксид углерода (в США его доля в общей
массе составляет около 70 %), углеводороды (примерно 19 % ) и оксиды азота (около 9 % ).
Оксид углерода (CO) и оксиды азота (N0x) поступают в атмосферу только с выхлопными
газами, тогда как не полностью сгоревшие углеводороды (HnСm) поступают как вместе с
выхлопными газами (что составляет примерно 60 % от общей массы выбрасываемых
углеводородов), так и из картера (около 20 %), топливного бака (около 10 %) и карбюратора
(примерно 10 %); твердые примеси поступают в основном с выхлопными газами (90 %) и из
картера (10 %).
Наибольшее количество загрязняющих веществ выбрасывается при разгоне автомобиля,
особенно при быстром, а также при движении с малой скоростью (из диапазона наиболее
12
экономичных). Относительная доля (от общей массы выбросов) углеводородов и оксида
углерода наиболее высока при торможении и на холостом ходу, доля оксидов азота - при
разгоне. Из этих данных следует, что автомобили особенно сильно загрязняют воздушную
среду при частых остановках и при движении с малой скоростью.
Создаваемые в городах системы движения в режиме "зеленой волны", существенно
сокращающие число
остановок транспорта на перекрестках, призваны сократить
загрязнение атмосферного воздуха в городах. Большое влияние на качество и количество
выбросов примесей оказывает режим работы двигателя, в частности соотношение между
массами топлива и воздуха, момент зажигания, качество топлива, отношение поверхности
камеры сгорания к ее объему и др. При увеличении отношения массы воздуха и топлива,
поступающих в камеру сгорания, сокращаются выбросы оксида углерода и углеводородов,
но возрастает выброс оксидов азота
Несмотря на то что дизельные двигатели более экономичны, таких веществ, как СО,
HnCm, NОx, выбрасывают не более, чем бензиновые, они существенно больше
выбрасывают дыма (преимущественно несгоревшего углерода), который к тому же обладает
неприятным запахом создаваемым некоторыми
несгоревшими углеводородами). В
сочетании же с создаваемым шумом дизельные двигатели не только сильнее загрязняют
среду, но и воздействуют на здоровье человека гораздо в большей степени, чем бензиновые
Самолеты
Хотя
суммарный
выброс
загрязняющих
веществ двигателями самолетов
сравнительно невелик (для города, страны), в районе аэропорта эти выбросы вносят
определяющий вклад в загрязнение среды. К тому же турбореактивные двигатели (так же
как дизельные) при посадке и взлете выбрасывают хорошо заметный на глаз шлейф дыма.
Значительное количество примесей в аэропорту выбрасывают и наземные передвижные
средства, подъезжающие и отъезжающие автомобили.
В аэропорту Лос-Анджелеса в 1970 г эмиссия от самолетов и наземных средств
составила:
Вещество
Эмиссия,
Самолеты
наземные средства
СО
10250
8980
Hn Cm
18000
1235
Аэрозоль
Noх
2500
750
3820
80
Согласно полученным оценкам, в среднем около 42 % общего расхода топлива
тратится на выруливание самолета к взлетно-посадочной полосе (ВПП) перед взлетом и
на заруливание с ВПП после посадки (по времени в среднем около 22 мин). При этом доля
несгоревшего и выброшенного в атмосферу топлива при рулении намного больше, чем в
полете. Помимо улучшения работы двигателей (распыление топлива, обогащение смеси в
зоне горения, использование присадок к топливу, впрыск воды и др.), существенного
уменьшения выбросов можно добиться путем сокращения времени работы двигателей на
земле и числа работающих двигателей при рулении (только за счет последнего достигается
снижение выбросов в 3 - 8 раз).
В последние 10 - 15 лет большое внимание уделяется исследованию тех эффектов,
которые могут возникнуть в связи с полетами сверхзвуковых самолетов и космических
кораблей. Эти полеты сопровождаются
загрязнением стратосферы оксидами азота и
серной кислотой (сверхзвуковые самолеты), а также частицами оксида алюминия
(транспортные космические корабли). Поскольку эти загрязняющие вещества разрушают
озон, то первоначально создалось мнение (подкрепленное соответствующими модельными
расчетами), что планируемый рост числа полетов сверхзвуковых самолетов и транспортных
космических кораблей приведет к существенному уменьшению содержания озона со всеми
13
последующими губительными воздействиями ультрафиолетовой радиации на биосферу
Земли. Однако более глубокий подход к этой проблеме позволил сделать заключение о
слабом влиянии выбросы сверхзвуковых самолетов на состояние стратосферы. Так, при
современном числе сверхзвуковых самолетов и выбросе загрязняющих веществ на высоте
около 16 км относительное уменьшение содержания О3 может составить примерно 0.60 ;
если их число возрастет до 200 и высота полета будет близка к 20 км, то относительное
уменьшение содержания О3 может подняться до 17%. Глобальная приземная температура
воздуха за счет парникового эффекта, создаваемого выбросами
сверхзвуковыми
самолетами может повысится не более чем на 0,1C/
Более сильное воздействие на озонный слой и глобальную температуру воздуха могут
оказать хлорфторметаны (ХФМ) фреон-11 и фреон-12  газы, образующиеся в частности,
при испарении аэрозольных препаратов, которые используются (преимущественно
женщинами) для крашения волос. Поскольку ХФМ очень инертны, то они
распространяются и долго живут не только в тропосфере, но и в стратосфере. Обладая
довольно сильными полосами поглощения в окне прозрачности атмосферы (8-12 мкм),
фреоны усиливают парниковый эффект. Наметившееся в последние десятилетия темпы
роста производства фреонов могут привести к увеличению содержания фреона-11 и фреона12 в 2030 г. до 0,8 и 2,3 млрд (при современных значениях 0,1 и 0,2 млрд). Под влиянием
такого количества фреонов общее содержание озона в атмосфере уменьшится на 18%, а в
нижней стратосфере даже на 40; глобальная приземная температура возрастет на 0,120,21С.
В заключение можно отметить, что все эти антропогенные эффекты перекрываются в
глобальном масштабе естественными факторами, например, загрязнением атмосферы
вулканическими извержениями.
Шумы
Шумы относятся к числу вредных для человека загрязнений атмосферы. Раздражающее
воздействие звука (шума) на человека зависит от его интенсивности, спектрального состава
и продолжительности воздействия. Шумы со сплошными спектрами менее раздражительны,
чем шумы узкого интервала частот. Наибольшее раздражение вызывает шум в диапазоне
частот 3000-5000 Гц.
Работа в условиях повышенного шума на первых порах вызывает быструю
утомляемость, обостряет слух на высоких частотах. Затем человек как бы привыкает к
шуму, чувствительность к высоким частотам резко падает, начинается ухудшение слуха,
которое постепенно развивается в тугоухость и глухоту. При интенсивности шума 145-140
дБ возникают вибрации в мягких тканях носа и горла, а также в костях черепа и зубах; если
интенсивность превышает 140 дБ, то начинает вибрировать грудная клетка, мышцы рук и
ног, появляются боль в ушах и голове, крайняя усталость и раздражительность; при уровне
шума свыше 160 дБ может произойти разрыв барабанных перепонок.
Однако шум губительно действует не только на слуховой аппарат, но и на центральную
нервную систему человека, работу сердца, служит причиной многих других заболеваний.
Одним из наиболее мощных источников шума являются вертолеты и самолеты особенно
сверхзвуковые.
При тех высоких требованиях к точности и надежности управления современным
самолетом, которые предъявляются к экипажу летательного аппарата, повышенные уровни
шумов оказывают отрицательное воздействие на работоспособность и быстроту принятия
информации экипажем. Шумы, создаваемые самолетами, вызывают ухудшение слуха и
другие болезненные явления у работников наземных служб аэропорта, а также у жителей
населенных пунктов, над которыми пролетают самолеты. Отрицательное воздействие на
людей зависит не только от уровня максимального шума, создаваемого самолетом при
полете, но и от продолжительности действия, общего числа пролетов за сутки и фонового
14
уровня шумов. На интенсивность шума и площадь распространения существенное влияние
оказывают метеорологические условия: скорость ветра, распределение ее и температуры
воздуха по высоте, облака и осадки.
Особенно острый характер проблема шума приобрела в связи с эксплуатацией
сверхзвуковых самолетов. С ними связаны шумы, звуковой удар и вибрация жилищ вблизи
аэропортов. Современные сверхзвуковые самолеты порождают шумы, интенсивность
которых значительно превышает предельно допустимые нормы.
Влияние загрязнения атмосферы на человека,
животный и растительный мир
Все загрязняющие атмосферный воздух вещества в большей или меньшей степени
оказывают отрицательное влияние на здоровье человека. Эти вещества попадают в
организм человека преимущественно через систему дыхания. Органы дыхания страдают от
загрязнения непосредственно, поскольку около 50% частиц примеси радиусом 0,01-0.1 мкм,
проникающих в легкие, осаждаются в них.
Проникающие в организм частицы вызывают токсический эффект, поскольку они: а
токсичны (ядовиты) по своей химической или физической природе; б) служат помехой для
одного или нескольких механизмов, с помощью которых нормально очищается
респираторный (дыхательный) тракт; в) служат носителем поглощенного организмом
ядовитого вещества.
В некоторых случаях воздействие одни из загрязняющих веществ в комбинации с
другими приводят к более серьезным расстройствам здоровья, чем воздействие каждого из
них в отдельности. Большую роль играет продолжительность воздействия.
Статистический анализ позволил достаточно надежно установить зависимость между
уровнем загрязнения воздуха и такими заболеваниями, как поражение верхних дыхательных
путей, сердечная недостаточность, бронхиты, астма, пневмония, эмфизема легких, а также
болезни глаз. Резкое повышение концентрации примесей, сохраняющееся в течение
нескольких дней, увеличивает смертность людей пожилого возраста от респираторных и
сердечно-сосудистых заболеваний. В декабре 1930 г. в долине реки Маас (Бельгия)
отмечалось сильное загрязнение воздуха в течение 3 дней; в результате сотни людей
заболели, а 60 человек скончались - это более чем в 10 раз выше средней смертности. В
январе 1931 г. в районе Манчестера (Великобритания) в течение 9 дней наблюдалось
сильное задымление воздуха, которое явилось причиной смерти 592 человек. Широкую
известность
получили
случаи
сильного
загрязнения
атмосферы
Лондона,
сопровождавшиеся многочисленными смертельными исходами. В 1873 г. в Лондоне было
отмечено 268 непредвиденных смертей. Сильное задымление в сочетании с туманом в
период с 5 по 8 декабря 1852 г. привело к гибели более 4000 жителей Большого Лондона. В
январе 1956 г. около 1000 лондонцев погибли в результате продолжительного задымления.
Большая часть тех, кто умер неожиданно, страдали от бронхита, эмфиземы легких или
сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Оксид углерода
Концентрация СО, превышающая предельно допустимую, приводит к физиологическим
изменениям в организме человека, а концентрация более 750 млн к смерти. Объясняется
это тем, что СО - исключительно агрессивный газ,, легко соединяющийся с гемоглобином (
красными кровяными тельцами). При соединении образуется карбоксигемоглобин,
повышение (сверх нормы, равной 0.4%) содержание которого в крови сопровождается:
а) ухудшением остроты зрения и способности оценивать длительность интервалов
времени,
15
б) нарушением некоторых психомоторных функций головного мозга ( при содержании
2-5%),
в) изменениями деятельности сердца и легких ( при содержании более 5%),
г) головными болями, сонливостью, спазмами, нарушениями дыхания и смертностью (
при содержании 10-80%).
Степень воздействия оксида углерода на организм зависят не только от его
концентрации, но и от времени пребывания (экспозиции) человека в загазованном СО
воздухе. Так, при концентрации СО равной 10-50 млн (нередко наблюдаемой в атмосфере
площадей и улиц больших городов), при экспозиции 50-60 мин отмечаютcя нарушения,
приведенные в п. "а", 8-12 ч - 6 недель - наблюдаются изменения, указанные в п.. "в".
Нарушение дыхания, спазмы. Потеря сознания наблюдаются при концентрации СО, равной
200 млн, и экспозиции 1-2 ч при тяжелой работе и 3-6 ч - в покое. К счастью, образование
карбоксигемоглобина в крови - процесс обратимый: после прекращения вдыхания СО
начинается его постепенный вывод из крови; у здорового человека содержание СО в крови
каждые 3-4 ч и уменьшается в два раза. Оксид углерода - очень стабильное вещество, время
его жизни в атмосфере составляет 2-4 мес. При ежегодном поступлении 350 млн. т
концентрация СО в атмосфере должна была бы увеличиваться примерно на 0,03 млн-1/год.
Однако этого, к счастью, не наблюдается, чем мы обязаны в основном почвенным грибам,
очень активно разлагающим СО (некоторую роль играет также переход СО в СО2).
Диоксид серы и серный ангидрид
Диоксид серы (SO2) и серный ангидрид (SO3) в комбинации со взвешенными частицами
и влагой оказывают наиболее вредной воздействие на человека, живые организмы и
материальные ценности SO2 - бесцветный и негорючий газ, запах которого начинает
ощущаться при его концентрации в воздухе 0,3-1,0 млн, а при концентрации свыше 3 млн
SO2 имеет острый раздражающий запах. Диоксид серы в смеси с твердыми частицами и
серной кислотой (раздражитель более сильный, чем SO2) уже при среднегодовом
содержании 9,04-0,09 млн. и концентрации дыма 150-200 мкг/м3 приводит к увеличению
симптомов затрудненного дыхания и болезней лугких, а при среднесуточном содержании
SO2 0,2-0,5 млн и концентрации дыма 500-750 мкг/м3 наблюдается резкое увеличение числа
больных и смертельных исходов. При концентрации SO2 0,3-0,5 млн в течение нескольких
дней наступает хроническое поражение листьев растений (особенно шпината, салата,
хлопка и люцерны), а также иголок сосны.
Оксиды азота и некоторые другие вещества
Оксиды азота (прежде всего, ядовиты диоксид азота NO2), соединяющиеся при участии
ультрафиолетовой солнечной радиации с углеводородами (среди наибольшей реакционной
способностью обладают олеофины), образуют пероксилацетилнитрат (ПАН) и другие
фотохимические окислители, в том числе пероксибензоилнитрат (ПБН), озон (О3), перекись
водорода (Н2О2), диоксид азота. Эти окислители - основные составляющие
фотохимического смога, повторяемость которого велика в сильно загрязненных городах,
расположенных в низких широтах северного и южного полушария (Лос-Анджелес, в
котором около 200 дней в году отмечается смог, Чикаго, Нью-Йорк и другие города США;
ряд городов Японии, Турции, Франции, Испании, Италии, Африки и Южной Америки).
Оценка скорости фотохимических реакций, приводящих к образованию ПАН, ПБН и
озона, показывает, что в ряде южных городов бывшего Советского Союза летом в
околополуденные часы (когда велик приток ультрафиолетовой радиации) эти скорости
превосходят значения, начиная с которых отмечается образование смога. Так, в Алма-Ате,
Ереване, Тбилиси, Ашхабаде, Баку, Одессе и других городах при наблюдаемых уровнях
16
загрязнения воздуха максимальная скорость образования О3 достигла 0,70-0,86 мг/(м3 ч), в
то время как смог возникает уже при скорости 0,35 мг/(м3  ч).
Наличие в составе ПАН диоксида азота и иодистого калия придает смогу коричневый
оттенок. При концентрации ПАН выпадает на землю в виде клейкой жидкости губительно
действующей на растительный покров.
Все окислители, в первую очередь ПАН и ПБН, сильно раздражают и взывают
воспаление глаз, а в комбинации с озоном раздражают носоглотку, приводят к спазмам
грудной клетки, а при высокой концентрации (свыше 3-4 мг/м3) вызывают сильный кашель
и ослабляют возможность на чем либо сосредоточиться.
Назовем некоторые другие загрязняющие воздух вещества, вредно действующие на
человека. Установлено, что у людей, профессионально имеющих дело с асбестом
повышена вероятность раковых заболеваний бронхов и диафрагм, разделяющих грудную
клетку и брюшную полость. Бериллий оказывает вредное воздействие (вплоть до
возникновения онкологических заболеваний) на дыхательные пути, а также на кожу и глаза.
Пары ртути вызывают нарушение работы центральной верхней системы и почек. Поскольку
ртуть может накапливаться в организме человека, то в конечном итоге ее воздействие
приводит к расстройству умственных способностей.
В городах вследствие постоянно увеличивающегося загрязнения воздуха неуклонно
растет число больных, страдающих такими заболеваниями, как хронический бронхит,
эмфизема легких, различные аллергические заболевания и рак легких. В Великобритании
10% случаев смертельных исходов приходится на хронический бронхит, при этом 21;
населения в возрасте 40-59 лет страдает этим заболеванием. В Японии в ряде городов до
60% жителей болеют хроническим бронхитом, симптомами которого является сухой кашель
с частыми отхаркиваниями, последующее прогрессирующее затруднение дыхания и
сердечная недостаточность (в связи с этим следует отметить, что так называемое японское
экономическое чудо 50-х - 60-х годов сопровождалось сильным загрязнением природной
среды одного из наиболее красивых районов земного шара и серьезным ущербом,
причиненным здоровью населения этой страны). В последние десятилетия с вызывающей
сильную озабоченность быстротой растет число заболевших раком бронхов и легких,
возникновению которых способствуют канцерогенные углеводороды.
Влияние радиоактивных веществ на растительный и животный мир
Некоторые химические элементы радиоактивны: их самопроизвольный распад и
превращение в элементы с другими порядковыми номерами сопровождается излучением.
При распаде радиоактивного вещества его масса с течением времени уменьшается.
Теоретически вся масса радиоактивного элемента исчезает за бесконечно большое время.
Время, по истечении которого масса уменьшается вдвое, называется периодом
полураспада. Для разных радиоактивных веществ период полураспада изменяется в
широких пределах: от нескольких часов (у 41 Ar он равен 2 ч) до нескольких миллиардов
лет (238U - 4,5 млрд. лет)
Борьба с радиоактивным загрязнением среды может носить лишь предупредительный
характер, поскольку не существует никаких способов биологического разложения и других
механизмов, позволяющих нейтрализовать этот вид заражения природной среды.
Наибольшую опасность представляют радиоактивные вещества с периодом полураспада от
нескольких недель до нескольких лет: этого времени достаточно для проникновения таких
веществ в организм растений и животных.
Распространяясь по пищевой цепи (от растений к животным), радиоактивные вещества
с продуктами питания поступают в организм человека и могут накапливаться в таком
количестве, которое способно нанести вред здоровью человека.
При одинаковом уровне загрязнения среды изотопы простых элементов (14С, 32З, 45Са,
35S, 3Н и др.) являющиеся основными слагаемыми живого вещества (растений и
17
животных), более опасны, чем редко встречающиеся радиоактивные вещества, слабо
поглощаемые организмами.
Наиболее опасные среди радиоактивных веществ 90 Sr м 137Сs образуются при
ядерных взрывах в атмосфере, а также поступают в окружающую среду с отходами атомной
промышленности. Благодаря химическому сходству с кальцием 90Sr легко проникает в
костную ткань позвоночных, тогда как 137 Cs накапливается в мускулах замещая калий.
Излучения радиоактивных веществ оказывают следующее воздействие на организм:
ослабляют облученный организм, замедляют рост, снижают сопротивляемость к
инфекциям и иммунитет организма;
уменьшают продолжительность жизни, сокращают показатели естественного прироста
из-за временной или полной стерилизации;
различными способами поражают гены, последствия которого проявляются во втором
или третьем поколениях;
оказывают кумулятивное (накапливающееся) воздействие, вызывая необратимые
эффекты.
Тяжесть последствий облучения зависит от количества поглощенной организмом
энергии (радиации), излученной радиоактивным веществом. Единицей этой энергии служит
1 ряд - это доза облучения, при которой 1 г живого вещества поглощает 10-5 Дж энергии.
Установлено, что при дозе, превышающей 1000 рад, человек погибает; при дозе 7000 и
200 рад смертельный исход отмечается в 90 и 10% случаев соответственно; в случае дозы
100 рад человек выживает, однако значительно возрастает вероятность заболевания раком, а
также вероятность полной стерилизации.
Наибольшее загрязнение радиоактивного распада вызвали взрывы атомных и
водородных бомб, испытание которых особенно широко проводилось в 1954-1962 гг. К
1963 г., когда был подписан Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в
атмосфере, в космическом пространстве и под водой, в атмосфере уже находились
продукты взрыва общей мощностью свыше 170 Мт (это примерно мощность взрыва 85000
бомб, подобных сброшенной на Хиросиму).
Второй источник радиоактивных примесей - атомная промышленность. Примеси
поступают в окружающую среду при добыче и обогащении ископаемого сырья,
использовании его в реакторах, переработке ядерного горючего в установках.
Наиболее серьезное загрязнение среды связано с работой заводов по обогащению и
переработке атомного сырья. Большая часть радиоактивных примесей содержится в
сточных водах. Которые собираются и хранятся в герметичных сосудах. Однако 85Кr, 133
Хе и часть 131 I попадают в атмосферу из испарителей, используемых для уплотнения
радиоактивных отходов. Тритий и часть продуктов распада (90Sr, 137Cs, 106 Ru, 131 I)
сбрасываются в реки и моря, вместе с малоактивными жидкостями (небольшой завод по
производству атомного горючего ежегодно сбрасывает от 500 до 1500 т воды, зараженной
этими изотопами). Согласно имеющимся оценкам, к 2000 г. ежегодное количество отходов
атомной промышленности в США достигнет 4250 т (что эквивалентно массе отходов,
которые могла бы образоваться при взрыве 8 млн. бомб типа сброшенной на Хиросиму).
Для дезактивации радиоактивных отходов до их полной безопасности необходимо время,
равное премерно20 периодам полураспада (это около 640 лет для 137Сs и490 тыс. лет для
239 Ru). Вряд ли можно поручиться за герметичность контейнеров, в которых хранятся
отходы, в течение столь длительных интервалов времени.
Таким образом, хранение отходов атомной энергетики представляется наиболее острой
проблемой охраны среды от радиоактивного заражения. Теоретически, правда, возможно
создать атомные электростанции с практически нулевым выбросом радиоактивных
примесей. Но в этом случае производство энергии на атомной станции оказывается
существенно дороже, чем на тепловой электростанции.
Поскольку производство энергии, основанное на ископаемом топливе (уголь, нефть,
газ0, также сопровождается загрязнением среды, а запасы самого ископаемого топлива
ограничены, большинство исследователей, занимающихся проблемами энергетики и охраны
среды пришли к выводу: атомная энергетика способна не только удовлетворять все
18
возрастающие потребности общества в энергии, но и обеспечить охрану природной среды и
человека лучше чем это может быть осуществлено при производстве такого же количества
энергии на основе химических источников (сжигания углеводородов). При этом особое
внимание следует уделить мероприятиям, исключающим риск радиоактивного загрязнения
среды (в том числе и в отдаленном будущем), в частности обеспечить независимость
органов по контролю за выбросами от ведомств, ответственных за производство атомной
энергии.
Установлены предельно допустимые дозы ионизирующей радиации, основанные на
следующем требовании: доза не должна превышать удвоенного среднего значения дозы
облучения, которому человек подвергается в естественных условиях. При этом
предполагается, что люди хорошо приспособились к естественной радиоактивности среды.
Более того, известны группы людей, живущих в районах с высокой радиоактивностью,
значительно превышающей среднюю по земному шару (так в одном из районов Бразилии
жители за год получают около 1600 мрад, что в 10-20 раз больше обычной дозы облучения).
В среднем доза ионизирующей радиации, получаемой за год каждым жителем планеты,
колеблется между 50 и 200 мрад, причем на долю естественной радиоактивности
(космические лучи) приходится около 25 млрд. радиоактивности горных пород - примерно
50-15- мрад. Следует также учитывать те дозы, которые получает человек от искусственных
источников облучения. В Великобритании, например, ежегодно при рентгеноскопических
обследованиях человек получает около 100 мрад. Излучений телевизора - примерно 10
мрад. Отходов атомной промышленности и радиоактивных осадков - около 3 мрад.
Экология города (урбоэкология)
В некотором приближении город можно сравнить с единым сложно устроенным
организмом, который активно обменивается веществом и энергией с окружающими его
природными и сельскохозяйственными территориальными комплексами, и другими
городами. Важно отметить, что город можно разделить на две основные подсистемы:
1. территориальная общность людей (все горожане), которая составляет
неотъемлемую часть города и является смыслом его существования;
2. все материальные объекты, которые составляют как бы «раковину» для всех
жителей.
Города служат центрами притяжения для людских и материальных ресурсов. В
крупных и крупнейших городах концентрируются высококвалифицированные специалисты
и рабочие, научная и творческая интеллигенция, хранятся огромные материальные,
культурные, исторические и научные ценности. В города поступают промышленное сырье и
полуфабрикаты, готовая продукция, плоды сельскохозяйственного производства.
Одновременно города «экспортируют» промышленную продукцию, выбрасывают в
окружающую среду огромное количество отходов. Они становятся центрами техногенных
биогеохимических провинций. Фактически любой крупный город как при «импорте»
вещества и энергии, так и при «экспорте» готовой продукции и своих отходов связан со
всей планетой. Сырье, детали, станки и механизмы, продукты питания поступают в города
(прямо или косвенно) из разных регионов и отправляются во многие страны мира.
Химические вещества, выбрасываемые из заводских труб больших городов (например,
тяжелые металлы), включаются в глобальный круговорот и выпадают на поверхность земли
вплоть до ледников Антарктиды и Гренландии. Но наиболее существенное влияние города
оказывают на свое непосредственное окружение.
Любой город неповторим и оригинален не только по своей архитектуре и
местоположению, но и по особенностям производства (сочетанию отдельных отраслей),
транспортно-экономическим связям. Изучение экологической специфики каждого крупного
города нашей страны и всего мира — задача крайне важная, но в высшей степени
трудоемкая. Тем не менее, уже сегодня возникают различные ситуации, при которых для
19
решения практических проблем требуется усредненная модель города. Как в медицине
анатомофизиологические параметры каждого реального пациента сравнивают с абстрактной
«нормой», полученной в результате усреднения информации об огромном количестве
изученных больных и здоровых людей, так и в урбоэкологии необходим эталон «города
вообще». Работа над такой моделью была предпринята экологами Б.Б. Прохоровым и Ю.Н.
Лапиным.
Первоначально в качестве базовой модели был выбран условный город с
численностью населения в 1 млн. жителей, многофункциональный — в нем представлены
основные виды промышленности. Для создания модели эталонного города использовались
сведения о различных городах, которые с соответствующими поправками пересчитывались
применительно к выбранной модели. Модель составлялась по принципу баланса: на входе
— вещества, поступающие в город в виде сырья, ресурсов, пищевых продуктов, а на выходе
- выбросы в атмосферу, промышленные и бытовые стоки, в природные воды и отходы,
поступающие на городские свалки.
Пост упление веществ в города
Для нормального функционирования города нуждаются в самых разнообразных
продуктах и сырье. Больше всего город потребляет чистой воды. Город с населением в 1
млн. жителей потребляет в год 470 млн. т, или почти 0,5 км2 воды (табл. 1).
Большая часть этой воды из города поступает в природные водотоки, но уже в виде
сточных вод, загрязненных различными примесями. В городах постоянно осуществляется
сжигание топлива, которое сопровождается потреблением кислорода, идущего в первую
очередь на окисление соединений водорода и углерода. Подсчеты показывают, что
миллионный город потребляет в год около 50,0 млн. т воздуха.
Таблица 1
Поступление веществ (в млн. т/год) в город с населением
1 млн. человек
Название вещества
Количество
Чистая вода
Воздух
Минерально-строительное сырье
Уголь
Сырая нефть
Сырье черной металлургии
Природный газ
Жидкое топливо
Горно-химическое сырье
Сырье цветной металлургии
Техническое растительное сырье
Сырье пищевой промышленности, готовые продукты питания
Энерго-химическое сырье
470,0
50,2
10,0
3,8
3,6
3,5
1,7
1,6
1,5
1,2
1,0
1,0
0,22
Следующий по величине поток поступающего в город вещества — минеральностроительное сырье (до 10,0 млн.т/год), которое служит источником поступления пыли в
атмосферу. Важное место среди техногенных потоков занимают различные виды топлива (в
млн.т/год): уголь - 3,8; сырая нефть - 3,6; природный газ - 1,7 и жидкое топливо - 1,6.
Соотношение видов топлива может быть и другим, но каждый город-миллионер получает в
год до 7 — 8 млн.т условного топлива.
20
В центростремительных потоках веществ, поступающих в город, важное место
занимает сырье для промышленных предприятий. В зависимости от индустриальной
специализации города сырье может быть самым различным. В обобщенной модели
миллионного города даны сведения, «приведенные» к полииндустриальному центру, в
котором имеется черная металлургия (3,5 млн. т сырья), цветная металлургия (1,0 млн. т
сырья). Горно-химическое сырье составляет 1,5 млн. т, техническое растительное сырье
около 1,0 млн. т, энерго-химическое сырье находится в пределах 220 тыс. т. Особое место
занимают продукты, используемые в пищевой промышленности и поступающие
непосредственно в продовольственные магазины, на рынки и на предприятия
общественного питания. Жители города потребляют за год около 1 млн.т пищевых
продуктов (с учетом отходов при обработке). Таким образом, в город-миллионер в год
поступает около 29 млн. т (без учета воды и воздуха) различных веществ, которые при
транспортировке, переработке дают значительное количество отходов, часть из которых
оказывает отрицательное воздействие на объекты окружающей среды. Часть загрязняющих
веществ попадает в атмосферу, другая часть вместе со сточными водами — в водоемы и
подземные водоносные горизонты, еще одна часть в виде твердых отходов — в почву.
Атмосферные выбросы города-миллионера
Состав промышленных и бытовых выбросов города-миллионера, поступающих в
атмосферу, весьма разнообразен. Годовое количество газообразных выбросов и их состав
приведены в табл. 2.
Самая большая доля в составе атмосферных выбросов принадлежит воде (водяной
пар и аэрозоли) и углекислому газу, затем следуют сернистый ангидрид, окись углерода и
пыль. Плотность выбросов этих веществ в год с 1 км площади города-миллионера (в модели
его усредненная площадь - 300 км2) составляет для сернистого ангидрида и окиси углерода
около 800 т, пыли — около 500 т, а окислов азота -около 165 т. Следует подчеркнуть, что
внутригодовое распределение этих выбросов достаточно неравномерно. Максимум
поступлений в атмосферу отмечается в зимние месяцы, когда на полную мощность
работают тепловые электростанции и котельные. Еще один важный компонент загрязнений
приземного слоя атмосферы - углеводороды, которых выбрасывается ежегодно до 108 тыс.
т.
Таблица 2
Выбросы (в тыс.т/год) в атмосферу города с населением
1 млн. человек
Ингредиенты атмосферных выбросов
Количество
Вода (пар, аэрозоль)
10800
Углекислый газ
1200
Сернистый ангидрид
240
Окись углерода
240
Пыль
180
Углеводороды
108
Окислы азота
60
Органические вещества (фенолы, бензол, спирты, растворители, 8
жирные кислоты...)
Хлор, аэрозоли соляной кислоты
5
Сероводород
5
Аммиак
1,4
21
Фториды (в перерасчете на фтор)
Сероуглерод
Цианистый водород
Соединения свинца
Никель (в составе пыли)
ПАУ (в том числе бенз(а)пирен)
Мышьяк
Уран (в составе пыли)
Кобальт (в составе пыли)
Ртуть
Кадмий (в составе пыли)
Бериллий (в составе пыли)
1,2
1.0
0,3
0,5
0,042
0,08
0,031
0,024
0,018
0.0084
0,0015
0,0012
Следующая группа веществ, поступающих в воздух городов, содержится в
количествах на 1-2 порядка меньших, чем предыдущие. К этой группе относятся
органические вещества (фенолы, спирты, растворители, жирные кислоты, бензол),
суммарная масса которых достигает 8 тыс. т /год. Примерно в одинаковых количествах (по
5 тыс. т) выбрасываются в атмосферу сероводород и хлор в сочетании с аэрозолями соляной
кислоты. Ежегодно в воздух поступает около 1 тыс. т сероуглерода, несколько больше фторидов и аммиака.
Количество выбросов группы наиболее токсичных для человека и объектов живой
природы веществ — свинца, ртути, мышьяка, кадмия, бенз(а)пирена составляет от сотен до
нескольких тонн в год.
Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу оставляют «свой след на земле». В
стране ведется систематическое наблюдение за загрязнением снежного покрова
техногенными выбросами. Исследуются как фоновое загрязнение снежного покрова, так и
загрязнение снежного покрова вокруг городов. Данные об ореолах загрязняющих веществ
вокруг городов и городских агломераций представляют огромный интерес, так как наглядно
демонстрируют воздействие городов на окружающие их территории, в том числе на
сельскохозяйственные угодья, зоны отдыха горожан, водоемы, заповедные ландшафты и
т.д. Исследования ведутся с помощью искусственных спутников Земли «Метеор-Природа».
Некоторое представление о соотношении площади городов и площади ореолов
загрязняющих веществ (пятен загрязнения вокруг них) дают усредненные показатели,
полученные на основе анализа материалов по 540 городам бывшего СССР (табл. 3).
Таблица 3
Средние значения площадей застройки и ореолов загрязнения
а также удаленности края ореолов от центров городов
Города
с Средняя площадь Средняя площадь Удаленность от центра города
населением,
городской
ореола загрязнения, края ореола загрязнения, км
2
тыс. человек застройки, км
км2
Более 1000
999 - 500
499 - 100
99 - 50
179
74
34
22
3390
2370
1550
385
наибольшая
наименьшая
59
44
33
26
13
12
10
2
Средние значения по стране, естественно, существенно отличаются от конкретных
ситуаций. Так, отдельные ореолы загрязнения вокруг Москвы и других городов и поселков
Центрального экономического района слились в единое пятно (площадью 177900 км2) - от
22
Твери на северо-западе до Нижнего Новгорода и Бора на северо-востоке, от южных границ
Калужской области на юго-западе до границ Мордовии на юго-востоке. Зона загрязнения
вокруг Екатеринбурга превышает 32,5 тыс. км2, вокруг Иркутско-Череховского
промышленного района — 31 тыс. км2.
Твердые и концентрированные городские отходы
Ежегодно город-миллионер «производит» и по преимуществу накапливает на
окружающих его территориях около 3,5 млн. т твердых и концентрированных отходов.
Концентрированные отходы представляют собой осадки, накапливающиеся в отстойниках,
и концентрат жидких отходов (табл. 4).
Наибольшую массу среди городских отходов составляют зола и шлаки тепловых
электростанций и котельных — около 16%. Вместе со шлаками предприятий черной и
цветной металлургии, горелой землей и пиритными огарками их удельный вес достигает
30% всех твердых отходов. В качестве примера вредного влияния этого вида отходов можно
охарактеризовать воздействие пиритных (колчеданных) огарков, получаемых в процессе
производства серной кислоты. Складирование пиритных огарков требует отчуждения
больших площадей ценных земель. Атмосферные осадки вымывают из отвалов огарков ряд
токсических веществ (например, мышьяк), которые загрязняют почву и водоемы. Велика
доля и галитовых отходов, поступающих главным образом от целлюлозно-бумажной и
химической промышленности. Этот вид отходов достигает 400 тыс. т, или 11% всей массы
отходов. Примерно такова доля и древесных отходов. По 10% приходится на твердые
бытовые отходы и отходы сахарных заводов. Пищевая промышленность дает еще около 4%
отходов.
Особенно неблагоприятное влияние на окружающую среду оказывают
концентрированные осадки от стоков химических заводов в городе-миллионере —
примерно 90 тыс. т в год.
Фосфогипс и строительный мусор составляют около 5,5% всех отходов, хлорид
кальция — менее 1%, различные растворители (спирты, бензол, толуол и др.) - 2%.
Все остальные отходы, которые город-миллионер «поставляет» в окружающую среду
в твердом или концентрированном состоянии, по своей массе несколько превышают 25%.
Данная часть отходов может весьма неблагоприятно влиять на среду обитания людей, когда
вся эта резина, клеенка, полимерные отходы, кожа, шерсть и др. сжигаются на городских
свалках и в значительной степени превращаются в атмосферные загрязнения.
Таблица 4
Твердые и концентрированные отходы (в тыс.т/год) города
с населением 1 млн. человек
Вид отходов
о
Зола и шлаки ТЭЦ
Твердые осадки из общей канализации (95% влажности)
Древесные отходы
Галитовые отходы
Сырой жом сахарных заводов
Твердые бытовые отходы*
Шлаки черной металлургии
Фосфогипс
Отходы пищевой промышленности (без сахарных заводов)
Шлаки цветной металлургии
Осадки стоков химических заводов
Глинистые шламы
Строительный мусор
Количеств
550,0
420,0
400,0
400,0
360,0
350,0
320.0
140.0
130.0
120,0
90,0
70,0
50,0
23
Пиритные огарки
30,0
Горелая земля
30,0
Хлорид кальция
20,0
Автопокрышки
12,0
Бумага (пергамент, картон, промасленная бумага)
9,0
Текстиль (ветошь, пух, ворс, промасленная ветошь)
8,0
Растворители (спирты, бензол, толуол и т.д.)
8,0
Резина, клеенка
7,5
Полимерные отходы
5,0
Костра от производственного льна
3,6
Отработанный карбид кальция
3,0
Стеклобой
3,0
Кожа, шерсть
2,0
Аспирационная пыль (кожа, перо, текстиль)
1.2
* Твердые бытовые отходы состоят из: бумага, картон - 35%, пищевые отходы 30%, стекло - 6%, дерево - 3%, текстиль - 3,5%, черные металлы - 4%. Кости - 2,5%,
пластмассы - 2%, кожа, резина - 1,5%, цветные металлы - 0,2%, прочее - 13,5 %.
Городские сточные воды
Город с миллионным населением ежегодно сбрасывает через канализационную сеть
и помимо нее до 350 млн.т загрязненных сточных вод (включая ливневые и талые воды с
промышленных площадок, городских свалок, стоянок автотранспорта и т.д.).
Таблица 5
Сточные воды (в тыс. т) города с населением 1 млн. человек
Показатель
Количеств
о
Загрязненные сточные воды
350000,0
В том числе:
взвешенные вещества
36,0
фосфаты
24,0
азот
5.0
нефтепродукты
2,5
синтетические поверхностно-активные вещества
0,6
Помимо веществ, приведенных в табл. 5, в сточных водах миллионного города
обнаруживаются в небольших количествах весьма биологически активные химические
элементы. Так, содержание фтора может достигать 400 - 1000 т, цинка - 25 т, меди - 25 т,
мышьяка - 14 т и т.д. Естественно, что содержание этих веществ в сточных водах
обусловлено промышленной специализацией населенного пункта (в полной мере это,
конечно, относится к загрязнению атмосферного воздуха и твердым отходам).
Таким образом, сточные воды городов играют важную роль в общем балансе
веществ, поступающих в города и удаляемых из них. «Шлейф» водных загрязнений от
больших городов распространяется по естественным водотокам на десятки и даже сотни
километров и может отрицательно воздействовать на источники питьевого
водопотребления, расположенные ниже по течению от места выпуска городских сточных
вод.
Суммарное энергопотребление
Города служат огромными накопителями и выделителями энергии. В рамках
принятой модели можно считать, что ежегодно город с миллионным населением потребляет
энергии около 4,51015 кДж/год, или 1,51013 кДж/км2/год.
Последняя цифра несколько превышает величину энергии, поступающей от Солнца
на 56 град. с.ш. Концентрируя большое количество энергии, часть ее города выделяют в
окружающую среду. В городе температура воздуха всегда выше, чем на территориях вокруг
24
него. Происходит это как за счет техногенной деятельности, так и за счет нагрева солнцем
асфальтовых, бетонных и каменных поверхностей улиц, площадей, стен и крыш домов и т.д.
В больших городах с плотной застройкой температура воздуха может повышаться до 5°С по
сравнению с окружающей местностью. При сильных морозах в центре крупного города
температура иногда бывает на 9-10°С выше, чем на его окраине.
Экология горо дского населения
Из московского статистического ежегодника «Москва в цифрах - 1989» были выбраны
несколько показателей, характеризующих с разных сторон среду обитания каждого из
районов (по старому административному делению) Москвы в 1988 г., а именно: плотность
населения и его социально-профессиональный состав; уровень загрязнения атмосферного
воздуха; состояние экологической и медицинской защиты населения. Все эти показатели в
цифровой форме сведены в табл. 6, из которой ясно, что в разных районах Москвы различна
плотность населения, колеблющаяся до 3 раз. Так, в Сокольническом районе плотность
населения составляет 5,1 тыс. чел/км2, а в Свердловском районе - 16,2 тыс. чел/км2. Таким
образом, можно говорить о перенаселенных районах Москвы и районах, где плотность
населения можно оценивать как умеренную.
Исследования Н.Б. Барбаш показали, что районы Москвы различаются не только по
плотности населения, но и по социально-профессиональному составу. Автор выделила
следующие типы участков по названному критерию.
Тип 1. Участки московской территории с повышенной концентрацией специалистов
и квалифицированных рабочих материального производства. Они находятся в восточной
части Москвы, где крупные промышленные предприятия строили жилье для своих
работников. К тому же, многие работники этих предприятий, стремясь ближе к месту
работы, обменивали жилплощадь в эту часть города.
Таблица 6
Некоторые показатели, характеризующие социально-экономическую ситуацию
в районах г. Москвы в 1988 г.
Районы
Плотность Удельный
Уловлено Источники Количество на 10 тыс.
Москвы
населения, выброс
от общего выделения человек
тыс. чел./ веществ
от количест-ва вредных
км2
стационарных отходя-щих веществ,
источников,
вредных
оборудованн
2
т/км /год
веществ, % ые
очистными
сооружениями, %
врачей всех среднего
специально медперсона
стей
ла
Бабушкинский
10,6
78,0
66
54
33,3
65,9
Бауманский
13,5
135,0
63
22
75,5
150,5
Волгоградский
9,6
100,7
65
51
28,6
54,4
Ворошиловски
8,0
172,9
56
37
27,6
51,3
й
Гагаринский
6,1
519,1
5
49
30,4
51,1
Дзержинский
11,1
103,9
69
31
50,0
88,5
Железнодорож
10,5
42,4
41
39
31,2
79,2
ный
Калининский
9,0
222,6
71
35
78,1
101,7
Киевский
8,7
304.9
30
31
78,1
103,4
Кировский
14,4
121,4
89
32
25,5
47,6
Красногвардей
9,5
40,1
87
48
22,6
40,1
25
ский
Краснопреснен
ский
Куйбышевский
Кунцевский
Ленинградски
й
Ленинский
Люблинский
Москворецкий
Октябрьский
Первомайский
Перовский
Пролетарский
Свердловский
Севастопольск
ий
Советский
Сокольническ
ий
Солнцевский
Таганский
Тимирязевски
й
Тушинский
Фрунзенский
Черемушкинск
ий
10,1
441,0
85
44
46,7
99,8
7,0
8,7
6,6
757,2
55,7
68,2
10
79
84
34
35
52
31,1
33,8
33,2
55,2
57,7
60,9
7,9
5,7
12,1
12,4
10,8
9,1
11.2
16,2
9,3
94.8
1080,0
511,3
42,1
83,4
169,3
903,4
265,3
154,2
8
56
47
63
43
66
89
46
11
22
46
34
51
33
31
45
34
51
66,1
36,1
57,5
39,9
46,6
29,5
46,0
65,6
28,6
122,1
81,0
114,6
75,0
94,1
56,4
97,6
128,9
51,5
6,7
5,1
339,0
76,9
28
90
60
57
25,3
46,6
44,2
76,5
6,2
10,3
8,8
59,1
836,2
960,5
72
68
24
66
25
25
29,1
51,5
27,7
50,4
101,2
53,4
6,2
10,7
13,1
103,8
41,2
311,6
29
67
73
42
38
16
28,8
49,2
29,8
51,4
89,7
51,9
Тип 2. Группа участков в юго-восточной (также промышленной) части города, где
очень мало специалистов-производственников, а также студентов и домохозяек, но зато
высока концентрация квалифицированных рабочих материального производства.
Тип 3. Участки с повышенной концентрацией специалистов нематериального
производства и иждивенцев (главным образом студентов) при пониженной концентрации
квалифицированных рабочих материального производства. Такие участки встречаются на
«учебно-научном» Юго-Западе Москвы, а также частично в центре города.
Тип 4. Участки, где нет преобладания какой-либо одной категории в социальнопрофессиональной структуре населения. Этот тип характерен для периферии Москвы,
недавно застроенной и заселенной в соответствии с очередностью нуждающихся в
жилплощади. Здесь еще не сложились выраженные функциональные профили, поэтому для
таких районов характерен «усредненный» состав населения.
Вернемся теперь к табл. 6. Один из важнейших экологических параметров
городской территории - загрязнение атмосферного воздуха вредными выбросами от
стационарных источников загрязнения - промышленных предприятий, бытовых котельных,
теплоэлектроцентралей и т.д. При этом следует подчеркнуть, что существенный «вклад» в
загрязнение атмосферы Москвы вносит автомобильный транспорт, который в данном
расчете не учтен. В качестве величины характеризующей экологическую обстановку,
принят показатель цельного выброса загрязняющих веществ с единицы площади (т/км2/год).
Разница между районами по этому показателю весьма существенная. В среднем по Москве
с 1 км2 площади в 1988 г. в атмосферу поступало 313,7 т вредных веществ. Однако в ряде
районов эта величина была менее 100 т (Фрунзенский - 41,2, Железнодорожный 42,2,
Красногвардейский - 40,1, Октябрьский - 42,1, Кунцевский - 55,7, Ленинградский - 68,2 и
т.д.). Несколько районов явились по этому показателю печальными «рекордсменами», с их
территории в атмосферу города поступило более 500 т/км2 (Люблинский - 1080.
26
Тимирязевский - 960,5, Таганский - 836,2, Пролетарский - 903,4, Куйбышевский - 757,2,
Гагаринский -519,1, Москворецкий - 511,3). Совершенно очевидно, что жизнь населения в
этих районах весьма осложнена неблагоприятными экологическими условиями, так как
значительная часть загрязняющих воздух веществ концентрируется вблизи источника
загрязнения.
Анализируя состояние экологической защиты населения обратим внимание на то,
что хотя в Москве и имеются отдельные районы, где улавливается до 90 % общего
количества выбросов, есть немало и таких районов, где очистные сооружения улавливают
всего 5-8 % выбросов. Соответственно и степень оборудованности источников поступления
вредных веществ в атмосферу весьма различна. В одних районах более 60% всех
источников загрязнения атмосферы имеют очистные сооружения, в других же этот
показатель находится на уровне 16-22%. Приведенные цифры достаточно наглядно
характеризуют уровень экологического бескультурья не только руководителей московских
предприятий но и руководителей московских районов и служб, обязанных контролировать
состояние окружающей среды города.
Определенным индикатором состояния медицинской защиты населения в разных
районах города является, в частности, их обеспеченность медицинским персоналом. Из
табл. 6 ясно, что численность врачей на 10 тыс. населения в 11 районах Москвы не
превышает 30 (от 22,6 до 29,8), а среднего медицинского персонала 55 человек (от 40,1 до
54,4), при этом в трех московских районах число врачей превышает 75, а среднего
медицинского персонала 100 человек (до 150). Даже наличие крупных клинических
больниц, которые обслуживают весь город, не может объяснить столь явный перекос в
распределении возможностей для получения медицинской помощи населением.
Таковы внутригородские различия по некоторым показателям, которые с разных
сторон характеризуют социально-экологическую обстановку в районах Москвы.
Разнообразие контактов с различными средами увеличивается или уменьшается в
зависимости от пространственной мобильности человека и его социальной активности.
Следовательно, наименьшим оно может быть у самых младших и старших возрастных
групп.
Различные
профессиональные
группы
городского
населения
могут
характеризоваться определенным сочетанием взаимодействий с некоторой суммой
антропоэкологических микропространств города. Это обстоятельство важно учитывать при
анализе проблем городской экологии человека на популяционном уровне.
27
Выводы
1. Млечный Путь - туманное свечение на ночном небе от миллиардов звезд нашей
Галактики. Полоса Млечного Пути опоясывает небосвод широким кольцом. Особенно
хорошо Млечный Путь виден вдали от городских огней.
Галактика состоит в основном из звезд, более или менее подобных Солнцу. Одни из них
в несколько раз массивнее Солнца и светятся в несколько тысяч раз ярче, другие – в
несколько раз менее массивны и светятся в несколько тысяч раз слабее. Солнце, по многим
параметрам, – средняя звезда. В зависимости от температуры поверхности звезды имеют
разный цвет: бело-голубые звезды самые горячие (20 000–40 000 К), а красные – наиболее
холодные (ок. 2500 К).
2. Млечный Путь не виден в городах-мегаполисах из-за ярких городских огней и
загрязнения атмосферы различными газообразными выбросами.
3. Состав промышленных и бытовых выбросов города-миллионера, поступающих в
атмосферу, весьма разнообразен. Самая большая доля в составе атмосферных выбросов
принадлежит воде (водяной пар и аэрозоли) и углекислому газу, затем следуют
сернистый ангидрид, окись углерода и пыль. Плотность выбросов этих веществ в год с 1
км площади города-миллионера (в модели его усредненная площадь - 300 км2)
составляет для сернистого ангидрида и окиси углерода около 800 т, пыли — около 500 т,
а окислов азота - около 165 т. Следует подчеркнуть, что внутригодовое распределение
этих выбросов достаточно неравномерно. Максимум поступлений в атмосферу
отмечается в зимние месяцы, когда на полную мощность работают тепловые
электростанции и котельные.
Основной вклад в загрязнение атмосферы вносят автомобили, работающие на бензине
(в США на их долю приходится около 75 %), затем самолеты (примерно 5 % ), автомобили
с дизельными двигателями (около 4 %), тракторы и другие сельскохозяйственные машины
(около 4 % ), железнодорожный и водный транспорт (примерно 2 %). Наибольшее
количество загрязняющих веществ выбрасывается при разгоне автомобиля, особенно при
быстром, а также при движении с малой скоростью. Относительная доля (от общей массы
выбросов) углеводородов и оксида углерода наиболее высока при торможении и на
холостом ходу, доля оксидов азота - при разгоне. Из этих данных следует, что автомобили
особенно сильно загрязняют воздушную среду при частых остановках и при движении с
малой скоростью, характерной для крупных городов.
Создаваемые в городах системы движения в режиме "зеленой волны", существенно
сокращающие число
остановок транспорта на перекрестках, призваны сократить
загрязнение атмосферного воздуха в городах.
4. При ясной, необлачной погоде Млечный Путь в селах и деревнях виден всегда.
Особенно хорошо он заметен в зимнее время и летом в конце августа. Городские жители
могут увидеть Млечный Путь только за городом.
28
Список использованной литературы
1. Барбаш Н.Б. Город Москва на социальной карте //Прогнозное социальное проектирование:
теория, метод, технология. М., 1989.
2. Баранов А.В. Урбанизация и социальные лимиты жизни человека //Урбоэкопогия. М.,1990.
3. Вишаренко В. С. Принципы управления качеством окружающей среды городов //
Урбоэкопогия. М., 1990.
4. Владимиров В.В. Идеи экологии человека в управлении городом //Урбоэкопогия. М., 1990.
5. Казначеев В.П. Проблемы экологии города и экологии человека //Урбоэкология. М., 1990.
6. Казначеев В.П., Прохоров Б.Б., Вишаренко В.С. Экология человека и экология города:
комплексный подход //Экология человека в больших городах. Л., 1988.
7. Москва в цифрах - 1989. М., 1989
8. Ревич Б.А., Сает Ю.Е. Эколого-геохимическая оценка окружающей среды промышленных
городов //Урбоэкопогия. М., 1990
9. Владимиров А.М. и др. Охрана окружающей среды. Санкт-Петербург : Гидрометеоиздат
1991
10. Болбас М.М. Основы промышленной экологии. Москва : Высшая школа , 1993.
+