Климат и охрана воздуха городов

Нет сегодня человека, равнодушного к проблемам го­рода. Доля городского населения в мире быстро растет. Возрастают и масштабы заболеваний, связанных с ухуд­шением природных условий жизни в населенных местах.

Следовательно, необходимо, чтобы благоприятные при­родные условия жизни, лечения и отдыха в Крыму оста­вались в целом такими же и в его городах, многочислен­ных курортных поселках. В настоящее время около 70% населения полуострова проживает в городах и поселках городского типа, в которых к тому же ежегодно лечится и отдыхает еще около 7 млн граждан нашей страны и из-за рубежа. Как и везде в мире, крымские города, рас­ширяясь, поглощают поселки и села, леса и овраги, устрем­ляются ввысь и вглубь, вплетаются оживленными авто-

страдами в урбанизированную ткань полуострова, сильно меняющую его облик. Естественно, что с ростом числен­ности местного населения, развитием санаторно-курорт­ного хозяйства, промышленности и транспорта, интенси­фикацией сельского хозяйства возрастает и опасность за­грязнения воздушной среды как в городах, так и на прилегающих территориях.

Свежий чистый воздух и высокое качество воды в го­роде — это главный показатель состояния природы, забо­ты о здоровье людей. В свою очередь охрана окружающей среды является гражданской и служебной обязанностью каждого жителя нашей страны — ученого и работника плановых и проектных учреждений, промышленности и сельского хозяйства, строителя и транспортника, пациента и отдыхающего.

Загрязненная атмосфера, помимо непосредственного вредного воздействия на организм человека, оказывает опосредствованное влияние на него через изменение мест­ного климата. Состав, распространение, продолжительность высоких концентраций вредных примесей в воздухе зави­сят прежде всего от совершенства технологии и режима работы предприятий, автотранспорта, коммунально-быто­вых объектов, а также от складывающихся в это же время метеорологических условий. Следовательно, для обеспече­ния здорового воздуха в населенных местах надо, во-первых, добиваться уменьшения загрязнения его хозяйственными объектами, а во-вторых, при планировании взаиморасполо­жения этих объектов и поселений учитывать местную метеорологическую обстановку.

В настоящее время планирование такого взаимораспо­ложения ведется в соответствии с разработанными в на­шей стране нормами ширины санитарно-гигиенических зон, разграничивающих эти объекты. С течением времени эти нормы пересматриваются с тенденцией сокращения ши­рины зон. При этом возникают противоречия между стан­дартными нормами размеров зон и индивидуальными осо­бенностями циркуляции атмосферы в каждом ландшафте. Нередки случаи того, что планируемые ширины зон либо чрезмерны, либо очень малы. Так что наряду с осущест­влением мероприятий по резкому ограничению вредных хозяйственных выбросов в атмосферу возрастает необхо­димость учета метеорологических факторов каждого ланд­шафтного комплекса.

Основными такими факторами, определяющими концен­трацию и дальность распространения загрязняющих

веществ в атмосфере являются: скорость и направление ветра, температура воздуха, туманы (их повторяемость и продолжительность), облачность, осадки и влажность воз­духа. Периодические изменения состояния этих метеоро­логических элементов влияют на колебания величины за­грязненности атмосферы города в целом и его отдельных частей.

В свою очередь загрязнение атмосферы существенно снижает солнечную радиацию и особенно так необходи­мую человеку ультрафиолетовую часть спектра. Потери в солнечной радиации во многих крупных городах мира достигают 10 и даже 20%. В городах температура воздуха на 2—5 ° выше. Уменьшается видимость, в 2—5 раз воз­растает повторяемость туманов, увеличиваются осадки и облачность, изменяется циркуляция воздуха, сокращаются скорости ветров по сравнению с окружающими местно­стями.

Нас, естественно, интересует прежде всего состав за­грязняющих воздух веществ и характерные метеорологи­ческие условия их распространения в населенных местах наиболее обжитых и курортно освоенных районов Южно-бережья и предгорья полуострова. Для составления пред­ставлений о последствиях увеличения концентраций этих веществ в Крыму мы используем примеры из мировой практики.

Естественный чистый воздух атмосферы состоит из азо­та—78,09%, кислорода —20,95%, аргона — 0,93%, угле­кислого газа — 0,03%. Кроме газообразных частей в воз­духе всегда содержатся в$ взвешенном состоянии частицы пыли естественного происхождения. Они являются неотъем­лемой частью атмосферы. Изменения же пылевого и газо­вого состава атмосферы, связанные с деятельностью человека, являются загрязнением воздуха. Особенно вели­ки концентрации загрязняющих веществ над городами в слое воздуха до нескольких сот метров.

Основными источниками загрязнения воздуха городов Крыма являются котельные, автотранспорт, промышлен­ные предприятия. В состав преобладающих вредных вы­бросов в атмосферу входят зола, пыль, двуокись серы (50₂), двуокись азота (N204), окись углерода (СО), угле­водороды (СпНщ), соединения свинца и др. За их концен­трацией в городах Крыма ведется систематический конт­роль, принимаются меры по сокращению выбросов. Вред­ность видов загрязнителей атмосферы различна.

Двуокись серы (сернистый газ) сильно угнетает рост

древесных, особенно хвойных, и травянистых растений. Окислы серы с водяными парами воздуха образуют сер­ную кислоту, раздражающую органы зрения, верхние ды­хательные пути. При этом подкисляются атмосферные осадки, почвы, водоемы.

До недавнего времени двуокись азота считали редким компонентом в атмосфере Земли. Установка на современ­ных автомашинах двигателей большой мощности, привед­шая к повышению температуры сгорания в них горючего, обусловила увеличение количества окислов азота, выбра­сываемых в воздух с выхлопными газами. Двуокись азота ядовита для легких человека и для растений.

Ядовиты также окись углерода, углеводороды, попа­дающие в атмосферу с выхлопными газами автомашин, при сжигании мусора и от промышленных предприятий. Так, при сжигании 1 т топлива в автомашинах образуется около 60 кг углеводородов, а от 1 т древесины кустарни­ков — около 2 кг². Окись углерода нарушает тканевое дыхание и усиливает коронарную недостаточность сердца.

Котельные в городах Крыма, особенно те, которые ис­пользуют уголь, выбрасывают в атмосферу золу, двуокись азота и окись углерода. Для сокращения объемов этих примесей в воздухе необходима прежде всего централи­зация отопительных систем и перевод их на природный газ.

Основным же загрязнителем воздуха в течение года является автотранспорт, в выхлопных газах которого со­держится много окиси углерода, а также двуокись азота, соединения свинца (всего около 200 компонентов). Интен­сивность выброса зависит от типа машины, скорости дви­жения и степени отрегулированности работы двигателя. Наибольшее количество окиси углерода поступает в воз­дух при запуске холодного двигателя, работающего на бензине, а также при его работе на малых оборотах холо­стого хода. Наименьшее же выделение этого газа проис­ходит при движении легковых автомашин со скоростью 70 км в час, а автобусов — 50 км в час.

В городах Крыма кратковременные пики относительно высоких концентраций окиси углерода бывают при тихой, особенно туманной погоде, прежде всего в холодный период года. Случаются они главным образом в местах транспортных заторов, у светофоров, переходных дорожек, а также на улицах с крутым подъемом. В последнее вре­мя предпринимаются меры по сокращению потоков машин в черте крымских городов.

Сходный состав вредных веществ выбрасывают в воз­дух промышленные предприятия городов. К сожалению, во многих городах Крыма исторически сложилась такая ситуация, что источники загрязнения воздуха оказались рас­средоточенными по площади. Произошло нечеткое обособ­ление жилых, хозяйственных непромышленных зон с недо­статочным учетом метеорологических факторов распрост­ранения загрязняющих воздух веществ. Естественно, что в крымских городах намного меньше концентрации при­месей в воздухе, чем в других урбанизированных местно­стях. Если же не принимать мер по сокращению вредных выбросов в воздух, то по мере роста городов, а главное — числа автомашин (в мире прогноз увеличения к 2000 г. в 2—3 раза), количество их будет резко возрастать.

Концентрации примесей в воздухе изменяются в тече­ние суток, недели, сезона и года. Так, в наших городах, как и в других южных районах страны, повышается кон­центрация двуокиси серы (сернистый газ) в утренние часы и преимущественно в холодный период года. Связано это с режимом работы котелен и с тем, что ночью в резуль­тате радиационного выхолаживания образуется приземная инверсия температуры воздуха. В результате этого практи­чески прекращается его вертикальное и горизонтальное перемешивание. После восхода солнца происходит разру­шение инверсии, увеличивается скорость ветра.

Колебания концентрации окиси углерода обусловлены прежде всего режимами работы автотранспорта. Макси­мумы приходятся на утренние и вечерние часы и на рабо­чие дни недели. Сравнительно высоки эти концентрации в холодный период года, что связано с теми же глубокими приземными инверсиями, затрудняющими вынос и рассеи­вание примесей.

Повышенное содержание двуокиси азота наблюдается во второй половине дня и преимущественно в теплый пе­риод года. Концентрация пыли повышается в дневные часы. Многое зависит при этом от степени покрытости поч­вы растительным или снежным покровом. Каждое дерево задерживает до 30—40 кг пыли и других твердых частиц в год.

В Крыму значительна роль метеорологических факто­ров в переносе и рассеивании примесей в атмосфере. Так как доля примесей в воздухе городов Крыма обычно не­велика, то пока нет и серьезного сокращения в них солнеч­ной радиации. В свою очередь большая ее интенсивность на полуострове может играть в будущем важную роль

в формировании степени загрязнения воздуха. В процессе фотохимических реакций в атмосфере могут происходить окисления сернистого газа с образованием сульфатных аэрозолей. Из-за тенденции к росту содержания в воздухе двуокиси азота и органических соединений возрастает опасность формирования в ясные летние дни фотохими­ческого смога типа лос-анджелесского. В связи с автомо­билизацией теперь к известному лондонскому смогу при­бавился еще лос-анджелесский. Лондонский смог образу­ется при температуре воздуха 0—5°, высокой относитель­ной влажности, приземной инверсии и тумане, а лос-анд­желесский — при температуре 23—30°, низкой влажности, безоблачном небе и инверсии температуры воздуха ².

Температура воздуха в городах Крыма на 1—2° выше, чем на окружающих местностях. Это их «тепловое загряз­нение», ибо оно связано с газовыми и аэрозольными при­месями в воздухе, а также с термическим влиянием энер­гетических установок и нагревом асфальтовых покрытий улиц, каменных стен и т. п. В зависимости от температуры воздуха меняется расход топлива на обогрев помещений, а следовательно, и выброс вредных веществ в атмосферу. На изменение концентрации примесей в приземном слое большое влияние оказывают также застои воздуха. Они случаются тогда, когда устанавливается приземная инвер­сия температуры воздуха и скорость ветра составляет всего 0—1 м/с. Застои эти связаны с крупномасштабными атмосферными процессами — антициклонами, а также с местными условиями рельефа и застройки городов. Как уже отмечалось, в Крыму такая погода бывает, как пра­вило, летом. Накопление примесей в атмосфере усили­вается во влажную и туманную погоду. Влага, поглощая примеси, часто образует еще более ядовитые вещества. Так, из 1 г двуокиси серы образуется 1,5 г серной кислоты. В Крыму такая погода чаще всего бывает поздней осенью.

Лучше всего очищают атмосферу от газообразных при­месей и мелких частиц интенсивные и обильные осадки (особенно зимой).

Главным метеорологическим элементом, влияющим на распространение примесей в атмосфере, является ветер. Он рассеивает в результате турбулентного движения и пе­реносит примеси часто на очень большие расстояния. От скорости и повторяемости ветра зависит интенсивность та­кого переноса. Во время слабых ветров примеси концент­рируются большей частью в приземном слое воздуха

неподалеку от источников выбросов. С ускорением ветра до 4—6 м/с примеси рассеиваются на большое простран­ство, достигая зачастую очень отдаленных мест. В свою очередь ветровой режим городов зависит от их ландшафт­ных условий, прежде всего от рельефа, направления и ширины улиц, высоты зданий," плотности городской за­стройки, степени озелененности. Следовательно, если гос­подствующие ветры районов городов и рельеф представ­ляют собой объективные явления, то все остальные факторы регулирования ветрового режима находятся во власти человека. От того, насколько он умело воспользуется этими факторами, в большой степени зависит чистота воз­духа в городах.

Населенные места Южнобережья и предгорья Крыма расположены на наклонном низкогорье. Неравномерное нагревание склонов разной экспозиции, различных объек­тов городской застройки рождает здесь конвективные токи, способствующие перемешиванию воздушных масс.

Благоприятным для вентиляции является и положение городов относительно зелесенной Главной гряды Крым­ских гор и Черного моря. В жаркое тихое лето, когда над Крымом резко ослабевают атмосферные процессы общей циркуляции атмосферы и надолго устанавливается антициклон, возрастает роль местной циркуляции. Так, с Главной гряды гор ночью дуют, хотя и слабые, горно-до­линные ветры. Они оттесняют дневной перегретый, запы­ленный и загазованный воздух городов, заменяя его про­хладным, чистым, насыщенным фитонцидами воздухом горных лесов. На морское берегу аналогичную роль вы­полняет насыщенный морскими солями ночной бриз. Бла­годаря этому в городах на смену летней дневной жаре обычно приходит благотворная ночная прохлада. Такой прекрасной возможностью естественной вентиляции горо­дов следует всемерно дорожить.

Между тем из-за нередких ошибок в застройке эти свойства природы городов резко ухудшаются.

На первых этапах развития городов создавалась мало­этажная застройка. Она не вступала в противоречие с ландшафтом местного природного окружения, а только придавала ему большую выразительность — его возвышен­ностям, склонам, днищам долин. Сейчас города застраи­вают многоэтажными зданиями, которые по своим раз­мерам значительно превосходят как дома прежней за­стройки, так и естественные ландшафтные объекты. В связи с этим создаются новые, зачастую не лучшие взаи-

моотношения между сложившейся циркуляцией атмосфе­ры в ландшафте и его застройкой. К примеру, на пути проветривающих города горно-долинных и бризовых вет­ров на узких днищах долин рек в Ялте, Алуште, Симфе­рополе построены большие высотные дома. Они блоки­руют воздушные потоки, а в ряде случаев ветры, обтекая их, образуют крайне неблагоприятные сильные вихри. И это в тех условиях, когда растет потребность в провет­ривании постоянно растущих населенных мест полуострова. Не следует создавать из высотных домов и городские каньоны, представляющие собой трубопроводы для воздуш­ных потоков. Во многих случаях при проектировании за­стройки городских районов необходимо учитывать суще­ствующую в данном ландшафте как общую, так и местную циркуляцию атмосферы.

В охране воздуха городов и населенных пунктов важ­ная роль принадлежит паркам и зеленим зонам, которые следует охранять и создавать вокруг городов и предприя­тий. Насаждения очищают воздух от пыли, улучшают его газовый состав, уменьшают силу городских шумов. На­пример, всего один гектар соснового леса поглощает око­ло 32 т пыли.

Таким образом, днища речных долин лучше всего за­нимать зелеными насаждениями или малоэтажной за­стройкой, склоны — высотными домами, а за водораздель­ными гребнями размещать промышленно-хозяйственные зоны. Следует также стремиться к соединению внутриго­родских бульваров, парков с загородными лесопарками и лесами в единый непрерывный массив, обеспечивающий поступление свежего чистого загородного воздуха во все жилые зоны населенных мест Крыма.

Дата добавления: 2014-12-29