26.02.2003 13:48
Прохоров Б.Б.
Город можно сравнить с единым сложно устроенным организмом, который активно обменивается веществом и энергией с окружающими его природными и сельскохозяйственными территориями и другими городами. 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 (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. Часто для решения практических проблем бывает необходима усредненная модель города.
Предлагается модель условного города с численностью населения 1 млн. жителей. Город этот многофункционален - в нем представлены все основные виды промышленности. Модель составлена по принципу баланса: на входе - вещества, поступающие в город в виде сырья, ресурсов, продуктов питания, а на выходе - выбросы в атмосферу, в природные водоемы со сточными водами и поступление отходов на городские свалки.
Для нормального функционирования города нуждаются в самых разнообразных продуктах и сырье. По объемам город больше всего потребляет чистой воды. Город-миллионер потребляет 470 млн. т/год (или почти 0,5 км3) воды. Большая часть этой воды покидает город и 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. Миллионный город потребляет в год около 50 млн. тонн воздуха.
Следующий по величине поток вещества в город - минерально-строительное сырье (до 10,0 млн. т/год), которое служит источником поступления пыли в атмосферу. Важное место среди техногенных потоков занимают различные виды топлива - уголь (3,8 млн. т/год), сырая нефть (1,6 млн. т/год), природный газ (1,7 млн. т/год) и жидкое топливо (1,6 млн. т/год). В принципе соотношение видов топлива может быть и другое, но каждый город-миллионер получает в год около 7-8 млн. т условного топлива. Важное место в потоках веществ, поступающих в город, занимает сырье для промышленных предприятий. В обобщенной модели миллионного города сведения "приведены" к полииндустриальному центру, в котором имеется черная металлургия (3,5 млн. т сырья), цветная металлургия (сырье - 1,0 млн. т). 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.
В год жители города потребляют 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. Судьба загрязняющих веществ различна. Часть из них попадает в атмосферу, другая часть вместе со сточными водами - в водоемы и подземные водоносные горизонты, еще одна часть в виде твердых отходов попадает на почву.
Состав промышленных и бытовых выбросов в атмосферу от города-миллионера весьма разнообразен. Самая большая доля среди них принадлежит воде (в виде водяного пара и аэрозоля) и углекислому газу. Вес выброшенной в атмосферу воды составляет примерно 11 млн. т, а углекислого газа - 1,2 млн. т. Следующие по весу ингредиенты в составе городских атмосферных выбросов - сернистый ангидрид (240 тыс. т), окись углерода (240 тыс. т) и пыль (180 тыс. т). Плотность выбросов этих веществ с 1 км2 площади города-миллионера (в модели его усредненная площадь равна 300 км2) составляет для сернистого ангидрида и окиси углерода около 800 т/км2 в год или около 2 т в сутки. Плотность выбросов пыли около 500 т/км2 в год, а окислов азота - около т/км2 в год. Внутригодовое распределение этих выбросов достаточно неравномерно. Максимум поступлений в атмосферу отмечается в зимние месяцы. Еще один важный компонент выбросов в приземный слой атмосферы - углеводороды, которых выбрасывается ежегодно до 108 тыс. т. Следующая группа веществ содержится в воздухе городов в количествах на один-два порядка меньших, чем предыдущие. К этой группе относятся органические вещества (фенолы, спирты, растворители, жирные кислоты, бензол), суммарный вес которых достигает 8 тыс. т в год. Примерно в одинаковых количествах (5 тыс. т) выбрасываются в атмосферу сероводород и хлор в сочетании с аэрозолями соляной кислоты. Около 1 тыс.т составляют ежегодные поступления в воздух сероуглерода, несколько больше поступает фторидов и аммиака. Всего от сотен до нескольких тонн в год составляет количество выбросов веществ следующей группы. Но именно в эту группу входят наиболее токсичные для человека и объектов живой природы вещества - свинец, ртуть, мышьяк, кадмий, бенз(а)пирен.
Изучение площади ореолов загрязняющих веществ (пятен загрязнения) вокруг 540 городов бывшего СССР показывает, что отдельные ореолы загрязнения вокруг Москвы и других городов и поселков Центрального экономического района слились в единое пятно площадью 177,9 тыс. км2 - от 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. Пятно загрязнения вокруг Екатеринбурга превышает 32,5 тыс.км2, вокруг Иркутско-Череховского промышленного района зона загрязнения превысила 31 тыс.км2.
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 из отстойников и концентрат жидких отходов. Наибольшую массу городских отходов составляют зола и шлаки тепловых электростанций и котельных (около 16% общего количества городских отходов). Вместе со шлаками предприятий черной и цветной металлургии, горелой землей и пиритными огарками их удельный вес достигает 30% всех твердых отходов. Велика доля и галитовых отходов, поступающих, главным образом, от целлюлозно-бумажной и химической промышленности. Вес этого вида отходов достигает 400 тыс. т, или 11% всей массы отходов. Примерно таков вес и древесных отходов. По 10% приходится на долю твердых бытовых отходов и отходов сахарных заводов. Пищевая промышленность дает еще около 4% отходов.
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.). Городские сточные воды содержат до 16 тыс. т взвешенных веществ, 24 тыс. т фосфатов, 5 тыс. т азота. В них довольно много нефтепродуктов (до 2,5 тыс. т). Количество синтетических поверхностно-активных веществ в городских стоках достигает 600 т. В сточных водах миллионного города обнаруживаются 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. Таким образом, сточные воды городов играют важную роль в общем балансе вещества, поступающего в города и удаляемого 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.
Города служат огромными накопителями и выделителями энергии. В рамках нашей модели можно принять, что ежегодно город с миллионным населением потребляет энергии около 4,5х1016 кДж в год или 1,5х1014 кДж/км2 в год. Часть этой энергии города выделяют в окружающую среду.
В рабочие дни по утрам город "втягивает" людские потоки из поселений пригородной зоны, а вечерами люди возвращаются обратно. По выходным и праздничным дням многие горожане отправляются в ближние и дальние загородные районы на отдых, а жители пригородов - в город для встреч с друзьями, развлечений и т.п. Эти потоки людей оказывают весьма существенное влияние как на жизнь города, так и на окружающие город территории.
"Физиология" города оказывает огромное воздействие на жизнедеятельность и здоровье людей как в самом городе, так и за его пределами.
ЭКОЛОГИЯ КРУПНОГО ГОРОДА: СОВРЕМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
добавить ресурс
.gif){kind=small}
Переработка мусора:
ТБО и другие проблемы современности:
© Дизайн Студии РОМАрт, 2004.