Екологія міста

Зміст

1. Механічні шуми, аеро-, гідродинамічні шуми. Вібрація та ультразвук, джерела вібрації. Наслідки забруднень фоносфери

2. Характеристика методів очищення викидів у повітряний простір

3. Характеристика методів очищення виробничих стічних вод: механічних, хімічних, фізико-хімічних та електрохімічних

4. Вплив автомобільного транспорту на атмосферу міст, літосферу, гідросферу, фауну та флору

1. Механічні шуми, аеро-, гідродинамічні шуми. Вібрація та ультразвук, джерела вібрації. Наслідки забруднень фоносфери

Шумове забруднення сучасних міст є однією з найактуальніших проблем сьогодення. У зв'язку із зростанням кількості автомашин, індустріалізацією міст, зростанням транспортної рухливості населення, ростом технічного оснащення міського господарства розширюються контакти між техногенним середовищем міста і природного середовища. Сільські ландшафти, приміські території зазнають активного впливу шосейних доріг і залізниць, аеродромів, морських і річкових портів. До цих джерел шуму відносяться також залізничні вузли і станції, великі автовокзали і автогосподарства, мотелі і кемпінги, трейлерні парки, промислові об'єкти і великі бази будівельної індустрії, енергетичні установки.

Джерелами шумів є також гучномовні пристрої, ліфти, телевізори, радіоприймачі, музичні інструменти, юрби людей і окремі особи.

Шум - одна з форм фізичного (хвильового) забруднення навколишнього середовища. Під шумом розуміють усі неприємні та небажані звуки чи їх суупність, які заважають нормально працювати, сприймати інформаційні звукові сигнали, відпочивати. Він виникає внаслідок стиснення і розрідження повітряних мас, тобто коливальних змін тиску повітря. Розрізняють шум постійний, непостійний, коливний, переривчастий, імпульсний. Загалом шум - це хаотичне нагромадження звуків різної частоти, сили, висоти, тривалості, які виходять за межі звукового комфорту. Одиницею вимірюваня шуму є Бел - відношення діючого значення звукового тиску до мінімального значення, котре сприймається вухом людини. На практиці використовується десята частина цієї фізичної одиниці - децибел (дБ).

Шум справляє шкідливу фізіологічну дію на людський організм, зумовлює професійні захворювання. Шкідлива фізіологічна дія шуму виявляється через пошкодження слухового апарату, травми нервової системи, сповільнену психічну реакцію. Внаслідок тривалого впливу шуму порушується ритм роботи серця, змінюється кров'яний тиск, погіршується робота органів дихання, послаблюється пам'ять, знижується увага. Розширення зіниць під дією шуму призводить до зниження гостроти зору, зменшується виразність усної мови, виникають неприємні відчуття.

Розташування аеропортів в межах міст призводить до значного акустичного дискомфорту в житлових районах, над якими проходять траси польотів, оскільки створюється шум з максимальними і еквівалентними рівнями відповідно 105-116 і 87-98 дБА що значно перевищує гранично допустимі рівні. За твердженнями фахівців Українського гігієнічного центру при МОЗ України, близько 40% загальної площі середньостатистичного міста (з населенням 750 тис. жителів.) непридатні для нормального проживання через надмірне акустичне забруднення. Гранично допустимий рівень шуму на територіях, що прилягають до будинків, на протязі доби становить 70 дБА від 7 години до 23 м години і 60 дБА - від 23 до 7 години. Все це свідчить про необхідність зниженя шумового забруднення житлових районів сучасних міст до меж, які б відповідали санітарним нормам.

На пристосування до сильного шуму організм витрачає велику кількість енергії, перенапружується нервова система, виникають втома, нервовий і психічний розлади. Жінки більш чутливі до сильного шуму і у них за умов звукового дискомфорту виникають ознаки неврастенії.

Шум шкідливий не лише для людини. Встановлено, що рослини під впливом шуму повільніше ростуть, у них спостерігається надмірне (навіть повне, що призводить до загибелі) виділення вологи через листя, можливі порушення клітин. Гниють листя і квіти рослин, що розміщені біля гучномовця.

Аналогічно діє шум на тварин. Від шуму реактивного літака гинуть личинки бджіл, самі вони втрачають здатність орієнтуватися, в пташиних гніздах виникають тріщини в шкарлупі яєць. Від шуму знижуються надої, приріст у вазі свиней, несучість курей. Хворобливо переносять шум риби, особливо у період нересту.

Шкідливий та небезпечний вплив шуму на організм людини встановлено тепер з повною визначеністю. Ступінь такого впливу, в основному, залежить від рівня та характеру шуму, форми та тривалості впливу, а також індивідуальних особливостей людини. Численні дослідження підтвердили той факт, що шум належить до загальнофізіологічних подразників, які за певних обставин можуть впливати на більшість органів та систем організму людини. Так за даними медиків дія шуму може спричинити нервові, серцево-судинні захворювання, виразкову хворобу, порушення обмінних процесів та функціонування органів слуху тощо. Із загальної кількості захворювань, що перераховані вище останнім часом значно зросла частка тих, які спричинені саме шумовим впливом. У зв'язку з цим, слід звернути увагу на той факт, що протягом багатовікової еволюції людина так і не набула здатності адаптуватись до дії шуму, як і не було створено природного захисту для високочутливого та досконалого органу слуху людини від дії інтенсивного шуму.

Медики відзначають особливо несприятливу дію навіть незначних за рівнем шумів у години відпочинку і передовсім сну, коли найбільш повно повинні відновлюватись сили людини. Не зайве нагадати, що у зв'язку з вищезазначеним у нашій країні, як і у багатьох інших, діє заборона щодо порушення тиші у житлових масивах з 23.00 до 7.00.

Найбільш повно вивчено вплив шуму на слуховий апарат людини. У працівників «шумних» професій може виникнути професійне захворювання - туговухість, основним симптомом якого є поступова втрата слуху, перш за все в області високих частот з наступним поширенням на більш низькі частоти.

Крім безпосереднього впливу на орган слуху шум впливає на різні відділи головного мозку, змінюючи при цьому нормальні процеси вищої нервової діяльності. Цей, так званий, неспецифічний вплив шуму може виникнути навіть раніше ніж зміни в самому органі слуху. Характерними є скарги на підвищену втомлюваність, загальну слабкість, роздратованість, апатію, послаблення пам'яті, погану розумову діяльність і т. п.

Шкідливі та небезпечні наслідки дії шуму проявляються тим більше, чим вищий рівень сили звуку та триваліша його дія.

Інфразвук

Інфразвук - це коливання в пружному середовищі, що мають однакову з шумом фізичну природу, але поширюються з частотою меншою за 20 Гц. Основними джерелами інфразвуку на виробництві є тихохідні масивні установки та механізми (вентилятори, поршневі компресори, турбіни, електроприводи та ін.), що здійснюють обертові та зворотно-поступальні рухи з повторенням циклу менше ніж 20 разів за секунду (інфразвук механічного походження). Інфразвук аеродинамічного походження виникає при турбулентних процесах у потоках газів чи рідин.

Хоча людина і не чує інфразвуку, він чинить несприятливий вплив на весь організм людини, в тому числі й на орган слуху, знижуючи його рівень чутності практично на всьому частотному діапазоні звукових хвиль. Інфразвукові коливання сприймаються людиною як фізичне навантаження, що викликає передчасне втомлення, запаморочення, біль голови, порушення функції вестибулярного апарату, зниження гостроти зору та слуху, появу почуття страху, загальну немічність. Медики виявили, що інфразвук може також впливати і на психіку людини.

Несприятливий вплив інфразвуку суттєво залежить від рівня звукового тиску, тривалості впливу та діапазону частот.

Ультразвук

Ультразвук широко використовується в багатьох галузях промисловості для інтенсифікації процесів хімічного травлення, нанесення металевого покриття, очищення, змивання та знежирення деталей і виробів, дефектоскопії (оцінка якості зварних швів, структури сплаву) та ін.

Ультразвук так само як і інфразвук орган слуху людини не сприймає, однак він може викликати біль голови, загальну втому, розлади серцево-судинної та нервової систем.

За способом передачі від джерела до людини ультразвук поділяють на: повітряний (передається через повітря) та контактний (передається на руки людини, що працює через тверде чи рідинне середовище).

Для виключення впливу контактного ультразвуку роботи з коливними рідинними середовищами (завантаження, вивантаження) необхідно проводити при вимкненому джерелі ультразвуку, або використовувати для цього спеціальні інструменти, що мають ручки з еластичним покриттям, наприклад, гумовим. Як засоби індивідуального захисту, використовують протишумові навушники (дія через повітря) та двошарові рукавички із зовнішнім гумовим шаром (контактна дія).

Дія електромагнітних полів радіочастот на організм людини

Ступінь впливу ЕМП на організм людини залежить від діапазону частот, інтенсивності та тривалості дії, характеру випромінювання (неперервне чи модульоване), режиму опромінення, розміру опромінюваної поверхні тіла, індивідуальних особливостей організму.

ЕМП можуть викликати біологічні та функціональні несприятливі ефекти в організмі людини. Функціональні ефекти проявляються у передчасній втомлюваності, частих болях голови, погіршенні сну, порушеннях центральної нервової (ЦНС) та серцево-судинної систем. При систематичному опроміненні ЕМП спостерігаються зміни кров'яного тиску, сповільнення пульсу, нервово-психічні захворювання, деякі трофічні явища (випадання волосся, ламкість нігтів та ін.). Сучасні дослідження вказують на те, що радіочастотне випромінювання, впливаючи на ЦНС, є вагомим стрес-чинником.

Біологічні несприятливі ефекти впливу ЕМП проявляються у тепловій та нетепловій дії. Нині достатньо вивченою можна вважати лише теплову дію ЕМП, яка призводить до підвищення температури тіла та місцевого вибіркового нагрівання органів та тканин організму внаслідок переходу електромагнітної енергії у теплову. Таке нагрівання особливо небезпечне для органів із слабкою терморегуляцією (головний мозок, око, нирки, шлунок, кишечник, сім'яники). Наприклад, випромінювання сантиметрового діапазону призводять до появи катаракти, тобто до поступової втрати зору.

Вухо людини звукові хвилі частотою нижче 16 Гц сприймає не як звук, а як вібрацію. Вібрації - це тремтіння або струси всього тіла чи окремих його частин під час різних робіт (бетоноукладання, пнемо-електроподрібнення порід чи шляхового покриття, роботи в шахтах з відбійним молотком, розпилювання матеріалів тощо). Тривалі вібрації завдають великої шкоди здоров'ю - від сильної втоми і не дуже значних змін багатьох функцій організму до струсу мозку, розриву тканин, порушення серцевої діяльності, нервової системи, деформації м'язів і клітин, порушення чутливості шкіри, кровообігу тощо.

Соціальний характер проблеми віброакустичного забруднення середовища свідчить про те, що боротьба з цими явищами - завдання не тільки технічне, а й суспільне. В проблемі взаємодії людського суспільства і природи важливе місце посідає активна боротьба з шумовим та вібраційним забрудненням довкілля.

Покращення умов праці та рослу продуктивності праці нерозривно зв'язані з проблемою зменшення вібрації па виробництві.

Робота переважної більшості машин незмінно супроводжується вібрацією і шумом, що генерується ними. Вібрація і шум наслідки переміщення та рухів, закладених у принцип дії машини.

Вібрація це складиний коливний процес пружних тіл, що характеризується періодичністю зміни амплітуди коливань, віброшвидкості віброприскорення та частоти коливань.

Встановлено, що вібрація передчасно виводить з ладу машини та обладнання, обмежує їх технологічні можливості, негативно впливає на організм людини.

Вібрація підвищеної частоти (> 16…20 Гц), як правило, проявляється у вигляді шуму. В зв'язку з цим зниження вібрації звичайно рівнозначне зниженню шуму, тобто можна говорити про віброакустичний комфорт.

Загальна вібрація залежно від джерела виникнення може бути трьох категорій:

1 - транспортна вібрація, яка діє на операторів (водіїв) транспортних засобів при перевезенні вантажів, на транспортних дорогах тощо;

2 - транспортно-технологічна вібрація, яка діє на операторів машин при переміщенні вантажів, на виробничих майданчиках, платформах (екскаваторів, баштових кранів, гірничих машин та ін.);

3 - технологічна вібрація, яка діє па операторів спеціальних верстатів та верстатного обладнання, на яких відсутні джерела вібрації, що перевищують гігієнічні нормативи.

Залежно від способу дії вібрації на тіло людини її поділяють на місцеву (локальну) вібрацію, яка передасться через руки людини, та загальну, яка передасться на тіло стоячої або сидячої людини через ноги. Як свідчить практика, часто ці два фактори співпадають.

Ступінь та характер дії вібрації на організм людини залежить, від виду вібрації, її параметрів та напрямку дії. Тіло людини можна вважати як масу з пружними елементами.

Вібрація передасться людині як безпосередньо під час її контакту з машиною, так і через конструкції, підлогу, спричиняючи при цьому загальну вібрацію людського тіла, що проявляться в його коливаннях. Із збільшенням амплітуди цих коливань (вібрації) збільшується енергія коливних рухів, реакція людини на них сильнішає. Особливо шкідливі для людини вібрації і частотою 6…9 Гц, близькою до частоти коливання її тіла. Для людини, що стоїть на віброповерхні має два резонансні піки на частотах 5…12 та 17…25 Гц, для сидячої - 4…6 Гц. Постійна дія вібрації спричиняє вібраційну хворобу з втратою працездатності. Отож, дуже важливо знизити вібраційну активність машини до можливо невеликих рівнів, у всякому разі не допустити перевищення її гігієнічних нормативів.

Загальна вібрація несприятливо впливає на нервову систему, викликає зміни у серцево-судинній системі, вестибулярному апараті, а також впливає на обмін речовин.

2. Характеристика методів очищення викидів у повітряний простір

Основними й найбільш дієвими методами боротьби з забрудненням атмосфери є економічні. В багатьох розвинених країнах продумана система заохочувальних і заборонних заходів, які допомагають уникнути забруднень. Фірми, що впроваджують безвідхідні технології, новітні системи очисних фільтрів тощо, отримують значні податкові пільги, що дає їм переваги над конкурентами. У той же час ті фірми, що забруднюють атмосферу, змушені платити дуже великі податки й штрафи. У багатьох країнах, крім державних санітарно-епідеміелогічних служб, за станом атмосфери слідкують також численні громадські організації («зелені» товариства). У Швейцарії, наприклад, власник фабрики може отримати таке повідомлення: «Ваша фабрика забруднює повітря понад встановлені норми. Якщо ви не встановите очисних фільтрів і не ліквідуєте забруднення, наша екологічна організація розпочне в пресі кампанію проти Вашої продукції, в результаті чого збитки Вашої фірми первищать ті витрати, які Вам потрібні для встановлення системи очищення». Я правило, такі попередження діють дуже ефективно, оскільки отримати ярлик забруднювача природного середовища в цій країні рівноцінно швидкому економічному краху - ніхто не буде купувати продукції «брудної» фірми.

Велике значення має виховна й просвітницька робота. В тій же Швейцарії дітям із самого раннього віку пояснюють, що для їхньо країни, де нема практично ніяких корисних копалин, чисте повітря, чисті озера і ріки є основним національним багатством. Всім відомі гірські швейцарські курорти з їхнім кришталево-чистим повітрям, сліпучо-білими лижними трасами, небесною блакиттю гірських озер. Кожний швейцарець із молоком матері сприймає любов до своєї прекрасної країни, і для нього блюзнірством є сама думка про те, що можна зазіхати на цю красу й чистоту.

Існують також організаційні й інші засоби боротьби з забрудненням атмосфери.

1. Зменшення кількості ТЕС за рахунок будівництва більш потужних, забезпечених новітніми системами очищення й утилізації (корисного використання) газових і пилових викидів. Як відомо, одна потужна ТЕС забруднює повітря менше, ніж сотня котелень тієї ж сумарної потужності. Гази, що виходять із топок ТЕС, перш ніж потрапити в атмосферу, очищаються в спеціальних установках. Деякі країни навіть мають з цього економічну вигоду. Наприклад, Франція, забезпечує свої потреби в сірчаній кислоті за рахунок SO₂, що вловлюється з відхідних газів її ТЕС (власних родовищ сірки, з якої в інших країнах виготовляється сірчана кислота, у Франції нема).

2. Очищення вугілля до його надходження в топки ТЕС від піриту (сірчаного колчедану, FeS₂). Це стає дедалі необхіднішим у зв'язку з надходженням в топки ТЕС вугілля чимраз нижчої якості зі значним вмістом піриту. Ефективне очищення вугілля зменшує вміст сірчаних окислів у димах ТЕС на 98 - 99%.

3. Заміна вугілля та мазуту для ТЕС екологічно чистішим паливом - газом. ТЕС, що працюють на природному газі, крім CO₂ і окислів азоту (останні можна вловити з диму), не викидають в повітря шкідливих газів.

4. Регулювання двигунів внутрішнього згорання в автомобілях, установка в них спеціальних каталізаторів, що нейтралізують чадний газ до CO₂ заміна шкідливого етильованого бензину (який забруднює повітря свинцем) на екологічно менш шкідливий.

5. Озеленення міст і селищ.

6. Правильне планування житлових і промислових районів у межах міста. Їх треба розташовувати якомога далі один від одного, а між ними обов'язково створювати зони зелених насаджень, а автомобільні траси з напруженим рухом (особливо з напруженим рухом вантажівок) планувати за межами житлових районів.

7. Використання звукопоглинаючих матеріалів при будівництві житлових і промислових будинків.

8. Проведення ЛЕП за межами сіл і міст.

3. Характеристика методів очищення виробничих стічних вод: механічних, хімічних, фізико-хімічних та електрохімічних

Усі природні водойми мають здатність до самоочищення. Самоочищення води - це нейтралізація стічних вод, випадіння в осадок твердих забруднювачів, хімічні, біохімічні та інші природні процеси, що призводять до видалення з водойми забруднювачів й повернення води до її первісного стану. Проте здатність водойми до самоочищення має свої межі. Нині у водойми стало надходити так багато стічних вод, а самі ці води настільки забруднені різними токсичними (отруйними) для мешканців водойм забруднювачами, що багато з водойм почали деградувати. Тому людство, якщо воно хоче мати майбутнє, повинно вдатися до спеціальних досить дорогих і трудомістких заходів для очищення забруднених вод і повернення джерел водопостачання до стану, коли б вони стали придатними для використання. До заході, що мають забезпечити нормальний стан водних об'єктів, можна віднести:

нормування якості води, тобто розробку критеріїв щодо її придатності для різних видів водокористування;

скорочення обсягів скидів забруднень у водойми шляхом вдосконалення технологічних процесів;

очищення стічних вод.

Головним напрямом захисту водного середовища в промисловості є перехід підприємств до роботи за схемою замкнутого циклу водопостачання, коли підприємство після очищення власних стічних вод повторно використовує їх у технологічному циклі, й забруднені стічні води взагалі не потрапляють у водойми.

У сільському господарстві, що є основним споживачем води, слід запровадити сувору економію води, раціональне її використання. Так, заміна суцільного поверхневого поливу на зрошуваних землях дощуванням або крапельним поливом дозволяє отримувати ті ж врожаї при витратах води у 5-7 разів менших.

Очищення стічних вод - це руйнування або видалення з них забруднювачів і знищення в них хвороботворних мікробів (стерилізація). Сьогодні застосовується два методи очищення стічних вод: в штучних умовах (на спеціально створених спорудах) і в природних (на полях зрошення, в біологічних ставках, тощо). Забруднені стічні води послідовно піддають механічному, хімічному і біологічному очищенню.

Механічне очищення полягає у видаленні із стічних вод нерозчинених речовин (піску, глини, намулу), а також жирів і смол. Для цього використовуються відстійники, сита, фільтри, центрифуги тощо. Сучасні передові методи на кращих зарубіжних установках дозволяють виділяти 95% твердих нерозчинених забруднювачів зі стічних вод.

Хімічне очищення стічних вод проводиться після їх механічного очищення. При цьому в забрудненому різними сполуками воду додають спеціальні речовини-реагенти, які, вступаючи в реакцію з забруднювачами, утворюють нешкідливі або нерозчинені речовини, що випадають в осадок і виділяються.

Біологічне очищення полягає у використанні природних або штучних водойм, де в стічні води (вже очищені механічним і хімічним способами) додають спеціальні мікроорганізми. Що харчуються органічними домішками, наявними в стічних водах (органічними кислотами, білками, фенолами тощо), розкладаючи їх до простих нешкідливих сполук (води, вуглекислого газу, мінеральних солей).

Деякі особливо токсичні стічні води хімічних підприємств взагалі не піддаються очищенню ніякими сучасними методами. Їх доводиться захороняти, закачуючи в підземні сховища. Таким чином, створюються небезпечні об'єкти, оскільки завжди існує загроза потрапляння таких отруйних вод у підземні водоносні горизонти. Інколи такі води піддають випаровуванню у відстійниках, щоб зменшити масу відходів, які потребують поховання.

4. Вплив автомобільного транспорту на атмосферу міст, літосферу, гідросферу, фауну та флору

Наш час характеризується небаченими масштабами розвитку транспортних перевезень - як вантажів, так і пасажирів. Значна частина цих перевезень є безпосередньою складовою частиною процесу виробництва - промислового і сільськогосподарського. Надзвичайна мобільність властива і людям. Зростають швидкість і вантажопідйомність автомобілів, літаків, суден. Зростають масштаби транспортних перевезень, а заразом і масштаби екологічної шкоди, якої вони завдають природі. Один з екологічних законів Б. Коммонера гласить, що за все потрібно платити - за зростаючий об'єм вантажоперевезень, за швидкість і комфорт - великою кількістю пального і матеріалів, забрудненням практично всіх земних сфер. Так, лише один сучасний реактивний пасажирський літак протягом восьмигодинного польоту з Європи в Америку «з'їдає» від 50 до 75 т кисню, викидаючи в атмосферу десятки тонн вуглекислого газу, окисів азоту й інших шкідливих сполук. Легковий автомобіль «Волга» забирає з повітря кисню в 100 разів, а вантажівка ЗІЛ-130 у 200 разів більше, ніж одна людина. Автомобілі є винуватцями 40% забруднень атмосфери великих міст, у тому числі й Києва. Підраховано, що якби з'єднати всі вихлопні труби автомобілів, які бігають вулицями Києва, в одну трубу, то утвориться зловісний кратер діаметром 25 м, з якого вивергається 110 тис. т шкідливих газів на рік. Справа погіршується ще й тим, що автомобільні викиди концентруються в приземному шарі повітря - саме в зоні нашого дихання, особливо наших дітей. До того ж наші вітчизняні автомобілі екологічно набагато «брудніші» багатьох західних моделей: вони витрачають більше пального на 100 км, а отже, більше й забруднюють повітря, використовують етильований бензин, їхні двигуни часто бувають погано відрегульованими і дають більше шкідливих викидів тощо.

Мережа автомобільних і залізничних доріг займає великі площі землі, яку можна було б використати більш доцільно - скажімо, для вирощування сільськогосподарських рослин чи лісу. ҐТак, для прокладки навіть найпростішої дороги шириною 4 м на кожні 2.5 км траси потрібно вирубати 1 га лісу! Набагато більшу смугу займають сучасні шестирядні швидкісні автотраси. Дорожні насипи часто є причиною підтоплення ґрунтовими водами й заболочування прилеглих ділянок. На дорогах гине велика кількість диких тварин - звірів, які потрапляють під колеса, птахів, що стикаються з машинами.

Значного забруднення водному середовищу задають крупнотонажні судна, особливо нафтові танкери. Аварії таких танкерів уже викликали не одну екологічну катастрофу - згадаймо катастрофи танкерів «Амоко кадіс» чи «Екс сон валіз». Зростаючі об'єми перекачування нафти, нафтопродуктів, природного газу тощо системою трубопровідного транспорту пов'язані з укрупненням діаметра труб і застосуванням все більших тисків при перекачуванні, що загрожує широкомасштабним аваріям (недавній вибух бензопроводу в Челябінській області чи величезна площа земель, забруднена нафтою, котра витекла із порушеного нафтопроводу в республіці Комі на півночі Росії).

Негативно впливають на озоновий шар атмосфери висотні польоти літаків і космічні запуски, польоти військових балістичних ракет. Підраховано, що 100 запусків підряд космічного «човника» Спейс Шатл (його двигуни дуже негативно впливають на озоновий шар) могли б майже повністю зруйнувати захисний озоновий шар атмосфери Землі.

Література

1. За польський А.К., Салюк А.І. Основи екології:Підручник/за ред. К.М. Ситника - К.:Вища шк., 2001 - 358 с.

2. Білявський Г.О., БутченкоЛ.І., Навроцький В.М. Основи екології: теорія та практикум. Навч. Посібник. - К.: Лібра, 2002. - 352 с.