Методы и средства инженерно-экологической защиты атмосферы Москвы

Содержание

Введение

1. Анализ общей экологической ситуации Москвы

1.1 Состояние атмосферы

1.1.1 Классификация загрязнений атмосферы

1.1.2 Источники загрязнения атмосферы

1.2 Характеристика общей экологической ситуации в Москве

1.2.1 Состояние водных объектов

1.2.2 Состояние почвенного покрова

1.2.3 Состояние растительного мира

1.2.4 Оценка уровня радиационного загрязнения

1.2.5 Производственные и бытовые отходы

Вывод

2. Медико-биологические факторы антропогенной трансформации

2.1 Нормативно-правовые акты, регулирующие деятельность по борьбе с загрязнением атмосферы

2.2 Влияние состояния атмосферного воздуха на здоровье человека в мегаполисе

Вывод

3. Исследование антропогенной трансформации атмосферы по г. Москве

3.1 Инфраструктура Москвы и выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух

3.2 Характеристика состояния атмосферного воздуха по данным МосЦГМС

3.3 Характеристика состояния атмосферного воздуха по данным Госсанэпиднадзора

3.4 Антропогенные изменения погодных условий в г. Москве

Вывод

4. Современные методы очистки атмосферы от выбросов промышленных предприятий и транспорта

4.1 Сравнительный анализ существующих методов в России и за рубежом

4.2 Классификация фильтров для очистки воздуха методом фильтрации

4.2.1 Тканевые фильтры

4.2.2 Волокнистые фильтры

4.2.3 Зернистые фильтры

4.3 Перспективные и инновационные методы

Вывод

5. Разработка методов и средств инженерно-экологической защиты атмосферы г. Москвы

5.1 Мероприятия по улучшению экологической ситуации в г. Москве

6. Разработка установки с системой подготовки и отвода воздуха

6.1 Технологическая схема и компоновка оборудования

6.2 Материальные и тепловые расчеты схемы

6.3 Выбор конструктивного материала и защита от коррозии

6.4 Мероприятия по промышленной и экологической безопасности

6.5 Организация и экономика производства

7. Разработка аппарата - керамический фильтр

7.1 Назначение

7.2 Технологическая характеристика аппарата

7.3 Обоснование конструкции и описание

7.4 Техническое обслуживание и ремонт

7.5 Технологические расчеты

7.5.1 Определение необходимого количества фильтрующих элементов

7.5.2 Определение размеров корпуса аппарата

7.5.3 Расчет технологических потоков

7.5.4 Расчет патрубков аппарата

7.5.5 Расчет гидравлического сопротивления фильтра

7.5.6 Проверка способности ГГВ лаборатории удовлетворить потребности лаборатории (расчет ТЭНов)

7.6 Механические расчеты

7.6.1 Определение прочности соединения деталей

7.6.2 Коррозионный расчет

7.6.3 Расчет коробчатой обечайки, работающей под давлением

7.6.4 Расчет прокладочной обтюрации

7.6.5 Расчет фланцевого соединения

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

Введение

Когда говорят, нужен как воздух, сразу ясно - речь идет о чем-то жизненно важном. Без него человек не проживет и нескольких минут. Дышим всегда, везде. Качество атмосферного воздуха - важнейший фактор, влияющий на здоровье, на санитарную и эпидемиологическую ситуацию. Но две трети населения нашей Федерации проживает на территориях, где уровень загрязнения атмосферного воздуха не соответствует гигиеническим нормам.

Если в среднем по России удельный вес проб атмосферного воздуха с содержанием вредных веществ около 6 %, то на Алтае - 29 %, в Бурятии - 24,6 %, в Красноярском крае - почти 22 %, в Ивановской области - 20 %, в Кемеровской - более 18 %, в Ульяновской - 16,5 %, а в Калужской - более 15 %.

Высокий уровень загрязнения воздуха на этих территориях наблюдался и в прошлые годы. Где же наиболее загрязненный воздух? Именно там, где мы живем и проводим большую часть времени - в зоне жилой застройки, если там проходят автомагистрали. Даже там, где много предприятий, в зоне влияния промышленных выбросов он в ряде случаев намного ниже. В какой-то мере ситуацию могли бы выровнять очистные сооружения. Но в Мурманской области, например, очистными установками оборудовано только 50 % официально зарегистрированных источников выбросов. И еще проблема - средний россиянин все еще не волен выбирать дом, в котором он хотел бы жить и место, на котором этот дом должен стоять по финансовым соображениям.

По сей день сотни тысяч человек вынуждены проживать в так называемых СЗЗ, то есть санитарно-защитных зонах промышленных предприятий, где особенно высок уровень загрязнения атмосферного воздуха.

Например, в Челябинской области в этих СЗЗ проживает сейчас более 200 тыс. человек, в Кировской области - более 20 тыс., а в Самарской - около 13 тыс. человек.

В ряде регионов проводятся мероприятия по снижению загрязнения воздуха. В той же Самарской области реализуются федеральные программы социально-экологической безопасности. За последние три года таких мероприятий было более сотни, в том числе - ввод комплексов по очистке дымовых газов на Безымянской, Сызранской и Самарской ТЭЦ; в качестве моторного топлива на транспорте шире стал использоваться природный газ; внедрены системы доочистки дымовых газов на заводе Металлург; на Куйбышевском НЗП усовершенствовано оборудование, в результате чего уменьшились выбросы углеводородов и т.д. Подобные природоохранные мероприятия проводились также в Липецкой области, в Красноуральске, Санкт-Петербурге, Москве. В Липецкой области проведена реконструкция коксовых батарей на ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат»; в Красноуральске внедряются отдельные мероприятия с целью снижения нагрузки по свинцу на население. Кроме того, действует областная целевая программа под названием «Охрана окружающей природной среды от свинцового загрязнения и снижение его влияния на здоровье населения» Свердловской области.

Такие темы, как город и автомобиль, моторное топливо, виды газового топлива, экологический мониторинг, многотопливная АЗС, экологически чистый автомобиль, еще долгое время будут актуальными, потому что, если не все ездим на автомобилях, то дышим-то - все; значит, каждого касается и коснется. В 2000 г. проверка воздуха производилась в 253 городах России, и выяснилось, что в 202 из них вредных веществ в воздухе больше нормы. А проживает там 64,5 млн. человек, то есть почти половина населения России. И все же существуют в России регионы, где дышать становится просто опасно для здоровья, потому что воздух там загрязнен в 10, а то и более раз выше нормы. Как правило, воздух загрязнен бензапиреном, диоксидом азота, сероуглеродом и формальдегидом. Сероуглерод чаще всего выбрасывают в атмосферу предприятия, а диоксид азота - автотранспорт.

Большая часть населения России живет в городах и промышленных центрах. Качество атмосферного воздуха по федеральным округам (в РФ 7 округов): в Центральном округе (18 субъектов Федерации) воздух проверялся в 37 городах, и выяснилось, что только в 2 из них он отвечает норме. И наиболее неблагополучное положение - в Москве и области (загрязненным воздухом здесь дышат 9,1 млн. человек, то есть 66 % городского населения); в Северо-Западном округе (11 субъектов Федерации) воздух проверялся в 39 городах. В результате обнаружено вредных примесей выше ПДК в 21 городе, а высокий уровень загрязнения - в 5 городах, где проживает почти 6 млн. человек, то есть около половины населения этого округа. Самая неблагополучная ситуация - в Санкт-Петербурге и Ленинградской области (здесь загрязненным воздухом дышат почти 5 млн. человек, то есть 84% городских жителей, обитающих в этом регионе). Плохое качество атмосферного воздуха и в Ненецком автономном округе; в Южном федеральном округе (13 субъектов Федерации) мониторинг загрязнения воздуха проводился в 31 городе и выяснилось, что в 19 из них вредных примесей больше 1 ПДК, а высокий уровень загрязнения воздуха - в 10 городах, где проживает 4,4 млн. человек, то есть 36% горожан округа.

Еще в двух городах зафиксированы максимальные концентрации (больше 10 ПДК). Очень неблагоприятная обстановка в Волгоградской области (загрязненным воздухом дышат 1,5 млн. человек, то есть 75% городского населения). Такая же ситуация в Ростовской области и в Краснодарском крае, а самое плохое качество воздуха в этом регионе - в городах Карачаево-Черкесской Республики. В Приволжском округе (15 субъектов Федерации) проверили качество воздуха в 47 городах и в 41 из них вредные примеси превышают ПДК. При этом в 27 городах, где проживает почти 12 млн. человек (то есть 52% населения округа) высокий уровень загрязнения воздуха. Например, в Самарской области таким воздухом вынуждены дышать 76% городского населения (2 млн. человек), почти столько же - в Нижегородской области, в Республике Башкортостан, Пермской области; по сравнению с ними в Кировской области качество воздуха относительно высокое. В Уральском округе (6 субъектов Федерации) проверили воздух в 17 городах, и оказалось, что в 15 из них вредные примеси превышают 1 ПДК, а в 7 - максимальные концентрации больше 10 ПДК. Очень загрязненным воздухом дышат здесь почти 3 млн. человек - особенно в Свердловской и Курганской областях.

В Сибирском округе (16 субъектов Федерации) в воздухе 48 из 55 проверенных городов обнаружено вредных примесей больше ПДК; в 14 из них загрязнение воздушного бассейна в 10 и более, раз превышает норму. Почти 9 млн. человек в этом округе (61% городского населения) дышат некачественным воздухом. Относительно благополучное положение только в Республике Тыва, а в Иркутской, Новосибирской, Кемеровской и Омской областях - самое неблагоприятное. И, наконец, в Дальневосточном округе (10 субъектов Федерации) из 27 обследованных городов 23 показали загрязнение воздуха выше нормы, а из них 5 - больше 10 предельно допустимых концентраций.

Плохая ситуация в Приморском и Хабаровском краях, но самая неблагоприятная - в Камчатской области, где 81% городского населения проживает в зоне с высоким уровнем загрязнения воздуха. На первый взгляд ситуация не совсем логична: промышленность в России работает сейчас не так интенсивно, как раньше, а воздух остается грязным. Но дело в том, что атмосферу нельзя жестко разделить границами, как земную территорию. Загрязняющие вещества переносятся на большие расстояния из одной страны в другую. Это называется трансграничным загрязнением воздуха. Например, в 2000 г. на Европейскую часть России выпало 2,4 млн. тонн окисленных серы и азота. Больше половины из них (57%) - в результате трансграничного переноса. И в основном - за счет Украины, Польши, Белоруссии, Румынии и Германии. Конечно, и российский воздух кочует в сторону других стран. Но соотношение переноса загрязненных веществ российского происхождения, попадающих за границу, по отношению к воздушному переносу вредных веществ в Россию из других стран говорит само за себя: 1:6,2 по окисленной сере, 1:6,5 по восстановленному азоту и 1:3,8 по окисленному азоту.

Две столицы - Москва и Санкт-Петербург - всегда привлекали особое внимание. Не только как культурные, экономические и политические центры, но и просто как большие города, которые веками оставались примером для подражания. Анализ показывает, что Санкт-Петербург все же чище Москвы. Может быть, потому что он меньше, а может, и потому - не в последнюю очередь - что в городе сокращено потребление мазута в качестве топлива на городских ТЭЦ (82% составляет газовое топливо). К тому же Главный государственный санитарный врач запретил ввозить в города и продавать этилированный бензин. При этом еще надо учесть, что в 2000 году в северной столице строили и реконструировали 67 сооружений по очистке выбросов в атмосферу, а на автозаправочных станциях устанавливаются системы газовозврата, что тоже уменьшает выбросы.

А для Москвы эта проблема - выбросы автотранспортом загрязняющих веществ в атмосферный воздух - остается одной из самых главных.

Если учесть, что доля этих выбросов - более 90%, становится ясным, почему в округах разработаны специальные программы Снижение выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду от автотранспорта. Но что касается конкретных результатов, то о них пока предпочитают умалчивать. Достаточно оказаться на любой столичной магистрали в час пик, чтобы понять, насколько острой остается проблема. Гости столицы с удивлением смотрят на стены и окна домов на Тверской, Ленинском и Кутузовском проспектах, Садовом кольце - они буквально серые от выхлопных газов. В Москве выброс вредных веществ автотранспортом составляет 1,7 млн. т или около 87% в общих выбросах в атмосферу.

Москва - столица Российской Федерации, один из крупнейших городов мира и самый большой по площади и численности населения город России. Только два города России - Москва и Санкт-Петербург - являются самостоятельными субъектами Федерации. Москва - один из крупнейших промышленных центров России, предприятия Москвы дают 5,6% объема промышленной продукции всей страны, ее вклад в валовой национальный продукт составляет 13,8%. Такой объем производства не может не накладывать отпечаток на экологическое состояние территории города. Прежде всего, это сказывается на состоянии воздушного бассейна, ведь по объему выбросов загрязняющих веществ в атмосферу Москва занимает 11 место среди городов России, “опережая” по этому показателю многие промышленные центры.

Численность населения Москвы на начало 2000г. составляет около 8,5 млн. чел. Площадь Москвы интенсивно росла: в 1960 г. в пределах административных границ города она составляла 88 тыс.га, а в 2000г. - 109 тыс.га.

Велика роль Москвы как главного управленческого центра России. Здесь живет и трудится десятая часть управленческих работников страны. Место и роль Москвы в экономике России определяют специфику инвестиционного климата в столице. Москва выделяется как абсолютными размерами капитальных вложений, так и объемами капитальных вложений на душу населения, показатели которых для столицы в два с лишним раза больше общероссийских. Объем иностранных инвестиций в экономику Москвы за последние годы составляет в среднем около 30 % от объема иностранных инвестиций по России в целом. На Москву приходится 70 % банковских расчетов страны. По числу банков и их филиалов на 100 тыс. чел. населения Москва почти в 3 раза превосходит среднероссийский показатель.

Наличие 11 железнодорожных радиальных направлений, 13 крупнейших автомобильных дорог, 4 гражданских аэропортов, 3 речных портов обеспечивает потребности функционирования градообразующего внешнего транспорта, занятого ввозом-вывозом в Москву огромного количества грузов и перевозкой пассажиров. Развитая система всех видов внешнего транспорта способствует увеличению международной привлекательности Москвы для деловых операций.

В Москве сосредоточен огромный научный и культурный потенциал, находится большинство ведущих учреждений страны в области здравоохранения, высшего образования, а также многие предприятий в сфере высоких технологий.

Москва остается крупным промышленным центром, хотя в городе сокращается занятость в промышленности и падают объемы промышленного производства. Удельный вес Москвы в объеме промышленности России составляет 6%. В Москве, где живет 5,2% населения страны, производится почти 10% потребительских товаров, изготовляемых в России.

Объем производимой в Москве продукции в 90-у годы резко упал. В последние годы наблюдается уменьшение капиталоотдачи и рентабельности в связи с падением объемов производства, что влечет к снижению отчислений на природоохранные мероприятия.

Исходя из экологических приоритетов устойчивого развития городов, городских агломераций и урбанизированных регионов, мировой опыт показывает, что необходима единая стратегия регулирования процесса городского развития и определения границ перспективного использования территории в целях сохранения ее природного своеобразия.

1. Анализ общей экологической ситуации в Москве

В настоящее время по совокупности уровней загрязнения природных сред - почв, воздуха, воды - и, как следствие, деградации природной среды экологическое неблагополучие города оценивается как "очень высокое".

За последнее десятилетие Москва стремительно меняет свой облик, превращаясь в уникальный по степени насыщенности и разнообразию административной, научно-культурной и промышленно-транспортной инфраструктуры мегаполис. Сейчас на ее территории, занимающей свыше 1000 квадратных километров, проживает более 8,6 млн.человек. Около 300000 предприятий и учреждений (в том числе около 2 800 крупных заводов и фабрик), 16 ТЭЦ и 4 ГРЭС, разветвленная сеть автобусных, трамвайных и троллейбусных линий, 3 млн. автомобилей - все это оказывает большое влияние на условия жизни населения и формирование экологической обстановки.

Став признанным лидером социально-экономических реформ, Москва резко увеличила свою долю (до 36,1%) в поступлении налоговых платежей и других доходов в Федеральный бюджет. При этом приоритетной задачей современного этапа социально-экономического развития является повышение качества жизни москвичей. Это находит свое отражение в резком увеличении автомобильного парка (особенно персональных автомобилей), строительстве и реконструкции жилья, транспортных магистралей, объектов культурно-развлекательного, коммунально-бытового и других видов обслуживания. Так, ежегодный прирост количества автомобилей в последние годы составил 100-130 тыс. единиц, а общее их число достигло 3 млн. Отметим, что значительная часть прироста, особенно легкового автотранспорта, приходилась на подержанные автомобили, не отвечающие современным экологическим стандартам.

Бурный рост количества автомобилей и систематические заторы в автомобильном движении привели к резкому обострению экологической ситуации во многих районах города, особенно в центральной его части, и сделали необходимой реконструкцию существующих и строительство новых транспортных магистралей.

Рис.1.1 Выбросы загрязняющих атмосферу веществ предприятиями в крупнейших промышленных центрах России (тыс. т в год) (по данным Госкомстата РФ)

Так, на принципиально новом уровне реконструирована Московская кольцевая дорога, быстрыми темпами строится третье транспортное кольцо (в 2001 году уже введен в действие участок между Ленинским проспектом и Звенигородским шоссе), построена эстакада и запущен в действие скоростной участок по проспекту Мира и Ярославскому шоссе. Все эти меры существенно снижают напряженность транспортной проблемы и улучшают экологическую обстановку в городе.

С выбросами промышленных предприятий связаны наиболее опасные с медико-гигиенической точки зрения токсические вещества - фенолы, формальдегид, тяжелые металлы (прежде всего ванадий, хром, цинк, свинец и др.), а также пыль. На долю автотранспорта следует отнести загрязнение окисью углерода, двуокиси азота.

В суммарном выбросе вредных веществ в атмосферу города в настоящее время более 90% занимают выбросы автомобильного транспорта и менее 10% - выбросы промышленных предприятий, хотя еще 7-10 лет тому назад на автотранспорт приходилось 60-70%, а на промышленность - 40-30%. Эти структурные изменения связаны как с резким ростом численности автотранспорта, так и с сокращением объема производства вследствие экономического кризиса, перепрофилированием многих предприятий, выносом ряда производств за пределы Москвы.

По результатам ежегодно проводимых в последние годы социологических опросов москвичей среди наиболее острых проблем города все чаще называются экологические проблемы Основная задача настоящего альбома-справочника - обеспечение экологической информацией населения Москвы, общественных организаций и органов местного самоуправления.

Окружающая среда современных индустриальных городов в значительной степени является искусственной: в химическом составе атмосферного воздуха, воды, почв, растительности имеется большое количество примесей, резко их отличающих от природного фона; уровень шума электромагнитного излучения

и другие факторы также далеки от природных условий.

Москва является примером сложной городской экосистемы, где качество среды зависит от взаимодействия различных природных и антропогенных факторов. В качестве основных критериев экологической оценки муниципальных районов были использованы следующие показатели:

* Важное значение имеет преобладающий тип планировки муниципальных районов (тип 1 - регулярная планировочная структура с вынесенными за

пределы жилых кварталов промышленными предприятиями, организованными

в промзоны; тип 2 - хаотичное сочетание жилой и промышленной застройки),

класс опасности промышленных предприятий, степень озелененности районов и пр.

* Переходным (от архитектурно-планировочных к геохимическим) показателем является оценка транспортной нагрузки на территорию. При проведении оценки экологического воздействия транспорта учитывались как физические (шум), так и химические (суммарный показатель загрязнения) факторы воздействия транспорта на городскую экосистему. Третью группу составляют собственно эколого-геохимические показатели: качество атмосферного воздуха, загрязнение почв, состояние растительного покрова.

1.1 Состояние атмосферы

Для оценки степени загрязнения атмосферы используют гигиенические критерии качества воздуха - предельно-допустимые концентрации: максимальные разовые (ПДКмр) и среднесуточные (ПДКсс). Контроль наблюдения за состоянием атмосферного воздуха осуществляется на 16 постах Московского городского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Росгидрометеоцентра. Оценка состояния атмосферного воздуха проводится по данным о поступлении загрязняющих веществ в атмосферу от различных источников, т. е. по химическому воздействию (суммарный показатель загрязнения от автотранспорта, индекс загрязнения атмосферы, загрязнение снежного покрова) от стационарных (промышленные предприятия, ТЭЦ), передвижных источников загрязнения (транспорт) и строительных объектов с учетом повторяемости неблагоприятных метеоусловий (НМУ) в различных районах города. Самым крупным источником негативного воздействия на окружающую природную среду в Москве продолжает оставаться автомобильный транспорт. По данным постов наблюдения уровень загрязнения атмосферного воздуха в городе Москве оценивается как высокий, индекс загрязнения атмосферы ИЗА=11.55.

Наибольшее его загрязнение зафиксировано в ЮАО, ЮВАО, ВАО и ЦАО. Загрязнение атмосферного воздуха углеводородами обусловлено их выбросами

с отработанными газами автотранспорта, производства моторного топлива на территории города и с крупными автотранспортными предприятиями, а также стоянками автотранспортных средств. В последнее время в отдельных зонах города наблюдается улучшение атмосферного воздуха за счет падения объемов производства, выполнением общегородских природоохранных мероприятий, относительно благоприятными погодными условиями - обильные осадки, сильные ветры способствуют очищению атмосферы.

Рис.1.2 Индексы производства промышленной продукции (ось y - %)

Атмосферный воздух города наиболее загрязнен диоксидом и оксидом азота, аммиаком, формальдегидом.

Рис.1.3 Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных источников (по данным Мосгоркомстата)

Годовой ход примесей в воздухе характеризуется летним максимумом аммиака и формальдегида и весенне-осенним максимумом диоксида и оксида азота. По условно выделенным жилым, промышленным и магистральным постам рассчитанные концентрации основных примесей показывают, что концентрации азота составляют 2.8-3.5 ПДК, в жилой зоне 2-2.8 ПДК, оксид углерода не превышает ПДК во всех зонах. Анализ данных по среднему уровню загрязнения атмосферного воздуха города и ПЗА показывает тенденцию к заметному росту концентраций углеводородов, диоксида и оксида азота, аммиака и хлористого водорода. Рост концентраций по первым трем показателям связан с выбросами от автотранспорта.

1.1.1 Классификация загрязнений атмосферы

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% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Вредными основными примесями пирогенного происхождения являются следующие:

а) 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.

б) Сернистый ангидрид. Выделяется 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.

в) 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.

г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе с 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.

д) Оксиды азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксидов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн.т. в год.

е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.

ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлорсодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь 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 тяжелых различных 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.

В газообразных промышленных выбросах вредные примеси можно разделить на две группы:

а) взвешенные частицы (аэрозоли) твердых веществ - пыль, дым; жидкостей - туман;

б) газообразные и парообразные вещества.

К аэрозолям относятся взвешенные твердые частицы неорганического и органического происхождения, а также взвешенные частицы жидкости (тумана). Пыль - это дисперсная малоустойчивая система, содержащая больше крупных частиц, чем дымы и туманы. Счетная концентрация (число частиц в 1 см3) мала по сравнению с дымами и туманами. Неорганическая пыль в промышленных газовых выбросах образуется при горных разработках, переработке руд, металлов, минеральных солей и удобрений, строительных материалов, карбидов и других неорганических веществ. Промышленная пыль органического происхождения - это, например, угольная, древесная, торфяная, сланцевая, сажа и др. К дымам относятся аэродисперсные системы с малой скоростью осаждения под действием силы тяжести. Дымы образуются при сжигании топлива и его деструктивной переработке, а также в результате химических реакций, например при взаимодействии аммиака и хлороводорода, при окислении паров металлов в электрической дуге и т.д. Размеры частиц в дымах много меньше, чем в пыли и туманах, и составляют от 5 мкм до субмикронных размеров, т.е. менее 0,1 мкм. Туманы состоят из капелек жидкости, образующихся при конденсации паров или распылении жидкости. В промышленных выхлопах туманы образуются главным образом из кислоты: серной, фосфорной и др. Вторая группа - газообразные и парообразные вещества, содержащиеся в промышленных газовых выхлопах, гораздо более многочисленна. К ней относятся кислоты, галогены и галогенопроизводные, газообразные оксиды, альдегиды, кетоны, спирты, углеводороды, амины, нитросоединения, пары металлов, пиридины, меркаптаны и многие другие компоненты газообразных промышленных отходов.

1.1.2 Источники загрязнения атмосферы

Источник загрязнения атмосферы - Объект, от которого загрязняющее вещество поступает в атмосферу (труба, вентиляционная шахта, аэрационный фонарь, открытая стоянка транспорта и т.п.).

Стационарный источник - источник, имеющий постоянное место в пространстве относительно системы координат объекта (труба котельной, открытые окна цехов и т.п.)

Передвижной источник - источник, не занимающий постоянное место на объекте (например, транспорт и т.п.).

Организованный источник - источник, осуществляющий выброс через специально сооруженное устройство (трубы, газоходы, вентиляционные шахты и т.п.). Неорганизованный источник - источник загрязнения, осуществляющегося в виде ненаправленных потоков газа, как результат, например, нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неэффективной работы систем вытяжной вентиляции, а также пылящие отвалы, открытые емкости и т.п.

Точечный источник выбросов - источник в виде трубы или вентиляционной шахты с размерами сечения, близкими друг к другу (круглое, квадратное, прямоугольное и др.).

Линейный источник - источник в виде канала (щели) для прохода газа с поперечным сечением, имеющим значительную протяженность (длину), в несколько раз большую, чем ширина, например, ряд открытых, близко расположенных в одну линию оконных фрамуг, либо аэрационных фонарей и т.п.

Плоскостной источник - источник, имеющий значительные геометрические размеры площадки, по которой относительно равномерно происходит выделение загрязнений и, в том числе, как результат рассредоточения на площадке большого числа источников (бассейн, открытая стоянка автотранспорта и т.п.).

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, особенно цветной металлургии, которые

выбрасывают в воздух оксиды 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.

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.

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 (HnCm) поступают как вместе с выхлопными газами, (он 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 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, NOx, 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.

Транспорт - наиболее интенсивно развивающаяся часть хозяйства города. Рост деловой активности населения привел к резкому увеличению потребности в транспортных услугах, при этом значительные изменения произошли в соотношении перевозок общественным и личным транспортом, что выразилось, в частности, в уменьшении перевозок пассажиров автобусами и росте обеспеченности населения Москвы личными автомобилями.

Влияние транспорта - автомобильного, железнодорожного, воздушного - на окружающую среду происходит постоянно в двух формах воздействия: физической и химической. Автомобильный транспорт занимает лидирующее место по вкладу в загрязнение городской среды по всем видам воздействия. Так, объем валовых выбросов в атмосферу в 1997 составил 1200 тыс.т/год, что составило 90% от общего количества выбросов. Это связано с том, что за последние два десятилетия автомобильный парк Москвы вырос более чем в 3 раза. Существующая транспортная инфраструктура слабо приспособлена к такому количеству автомобилей, хотя в последнее время идет интенсивная реконструкция. В связи с этим, на крупных магистралях города в часы “пик” постоянно образуются пробки, а средняя скорость движения на них составляет 10-12 км/час.

Рис.1.4 Динамика перевозок автобусами и личным транспортом (по данным Мосгоркомстата)

- перевозки населения автобусами (млн. чел.)

- обеспеченность населения собственными легковыми автомобилями на 1000 чел.

Это соответственно приводит к увеличению количества выбросов отработанного горючего вблизи магистралей. Физическое (шумовое) воздействие - одна из серьезнейших экологических проблем многих участков городской территории, вызванная воздействием транспорта. Зоны акустического дискомфорта представляют собой участки территории (вместе с застройкой), в пределах которых уровни звука превышают допустимые по санитарным нормам величины. Эти территории находятся в непосредственной близости к крупнейшим авто- и железным дорогам, а также вблизи аэропортов. Комплексная информация по оценке шумового режима территории города отсутствует, но экспертная оценка показывает, что около 1/3 населения города проживает в условиях акустического дискомфорта. В большинстве случаев (территории, непосредственно прилегающие к жилым домам, зданиям школ, поликлиник и т.п.) допустимый уровень звука составляет 55 дБА в дневное время и 45 дБА в ночное время.

Авиатранспорт. 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.

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 губительными последующими 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 повыситься не более чем на 0,1°C.

Более сильное воздействие на озонный слой и глобальную температуру воздуха могут оказать хлорфторметаны (ХФМ0 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. Наметившиеся в последние десятилетия темпы роста производства фреонов могут привести к увеличению содержания фреона-11 и фреона-12 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 0,12-0,21°С.

1.2 Характеристика общей экологической ситуации в г. Москве

1.2.1 Состояние и использование водных ресурсов г. Москвы

Поверхностные воды

Водные объекты г. Москвы представлены р. Москвой, ее притоками, малыми реками, прудами, озерами и подземными водами. Всего на территории Москвы имеется 116 рек и наиболее крупных ручьев, из них 42 текут в открытых руслах, остальные частично или полностью заключены в коллекторы. Общая протяженность гидрографической сети г. Москвы составляет 658,36 км. Главной водной артерией города является река Москва, длина которой в пределах города составляет 75 км.

Качество воды источников питьевого водоснабжения. По данным МГУП «Мосводоканал» в 2001 году в Москворецком источнике водоснабжения среднегодовые значения показателей мутности и окисляемости находились на уровне или были несколько ниже среднемноголетних значений. Среднегодовые значения цветности (28,0 - 28,3 град) превысили среднемноголетний уровень.

Рис.1.5 Среднегодовые показатели цветности воды р. Москвы в створах Успенское и Рублевская ГРЭС в период с 1991 по 2001 гг.

Высокая средняя цветность в 2001 год связана с переувлажнением почвы в период зимних оттепелей и обильными осадками в мае - июне (в июне 126 % от нормы).

Среднегодовые концентрации биогенных элементов (аммонийного азота - 0,07 мг/л и фосфатов - 0,21 мг/л) в воде водоисточников в 2001 году ниже среднемноголетних значений. Уровень аммонийного азота является минимальным за последние 11 лет. Снижение содержания биогенов в основном связано с сокращением численности скота на площади водосбора и практическим прекращением применения минеральных удобрений.

Рис.1.6 Среднегодовая численность фитопланктона в воде р.Москвы в створах Успенское и Рублевская ГРЭС в период с 1991 по 2001 гг.

Подземные воды

Ресурсы пресных подземных вод на территории г. Москвы по сравнению с ресурсами Московского региона в целом ограничены. Тем не менее в настоящее время на территории г. Москвы в ее нынешних границах разведано в общей сложности 30 месторождений подземных вод с суммарными эксплуатационными запасами, составляющими 589.02 тыс.куб.м/сут. и включающими 500.22 тыс.куб.м/сут, утвержденных по промышленным категориям.

В г. Москве в пределах МКАД утверждены эксплуатационные запасы пресных подземных вод в количестве 445.1 тыс. куб.м/сут. (в том числе 441.0 тыс.куб.м/сут. по промышленным категориям). Остальные 143,9 тыс.м. куб/сут. (в том числе, 59,2 тыс. м. куб/сут. по промышленным категориям) имеют хозяйственно-питьевое назначение и используются в основном для водоснабжения г. Зеленограда и п. Внуково.

Таблица 1.1 Информация о наблюдательных скважинах государственной режимной сети по состоянию на 1.01.2007 г.

№ п/п	Административные округа	Скважины федерального уровня наблюдения	Скважины территориального уровня наблюдения	Всего скважин
		Mz-Kz	Pz	Mz-Kz	Pz	Mz-Kz	Pz
1	Центральный	53	26	79
		29	24	23	3	52	27
2	Восточный	10	17	27
		8	2	17	0	25	2
3	Западный	8	27	35
		7	1	24	3	31	4
4	Северный	14	20	34
		7	7	18	2	25	9
5	Северо-Восточный	13	20	33
		8	5	20	0	28	5
6	Северо-Западный	22	9	31
		11	11	7	2	18	13
7	Юго-Восточный	16	14	30
		14	2	14	0	28	2
8	Юго-Западный	9	10	19
		5	4	8	2	13	6
9	Южный	15	24	39
		12	3	24	0	36	3
-	Итого:	160	167	327
		101	59	155	12	256	71

В 2001 году продолжала наблюдаться тенденция к снижению извлечения подземных вод из недр города, прослеживаемая с середины 80-х годов. Сокращение водоотбора в 2004 г. по сравнению с 2003 г. было относительно невелико, и практически не отразилось на изменениях уровней в наблюдательных контрольных скважинах, расположенных в основном в долине р. Москвы.

Использование водных ресурсов

Данные по использованию водных ресурсов показывают, что в Москве происходит постепенное снижение водопотребления, которое уменьшилось за последние шесть лет на 477,33 млн.м3, т.е. по сравнению с 1996 годом использование воды уменьшилось на 16%. Использование воды на производственные нужды за тот же период было максимальным в 1999 году. От общего объема использованной воды оно составляло 47,8%. В 2004 году доля воды, используемой для производственных нужд снизилась до 36,7%.

Объем сточных вод, в том числе и ливневых вод, в 2005 году составил 2741,78 млн. м3 (таблица 1.2).

Таблица 1.2 Количество загрязняющих веществ, сброшенных в водоемы Москвы в 1999-2005 гг.

Показатель	Масса сброса загрязнения, тыс. т/год
	1999	2000	2001	2002	2003	2004	2005
Объем сточных вод, млн. м3/год	2793,4	2892,0	2867,6	2773,5	3229,9	2736,1	2741,8
Нефтепродукты	0,66	0,731	0,496	0,497	0,787	0,516	0,470
Взвешенные в-ва	23,13	27,997	28,448	28,758	44,990	30,067	31,84
Сульфаты	111,42	105,63	124,52	113,785	143,36	116,815	72,83
Хлориды	144,58	159,97	173,11	165,782	209,331	165,836	104,92
Азот общий	-	-	-	0,0481	0,0481	0,0971	0,05
Азот аммонийный	13,552	15,347	13,758	12,197	12,812	11,167	13,1
Нитраты	63,609	71,543	21,811	82,399	85,590	77,39	68,4
Нитриты	5,212	2,553	7,732	2,088	2,214	2,425	2,10
Хром	0,02	0,051	0,011	0,0159	0,021	0,0167	0,00065
Медь	0,046	0,059	0,034	0,0302	0,031	0,0193	0,0079
Никель	0,043	0,088	0,030	0,0271	0,027	0,0224	0,0094
Цинк	0,206	0,213	0,153	0,136	0,207	0,144	0,0038
СПАВ	0,428	0,449	0,408	0,238	0,283	0,0547	0,0368
Фенолы	0,004	0,0016	0,0016	0,001	0,001	0,0018	0,00021
Алюминий	0,094	0,129	0,349	0,620	0,620	0,524	0,128
Свинец	0,099	0,00013	0,0009	0,000126	0,0014	0,00149	0,00128

1.2.2 Состояние почвенного покрова

Почвенный покров города испытал длительную эволюцию, прежде чем сформировался в современном виде. Исходные почвы Москвы - подзолистые и дерновоподзолистые почвы, сформированные на пестрых по литологическому составу отложениях. До настоящего время они сохранились лишь на территориях лесопарков.

Городские почвы представляют собой сложные и быстро развивающиеся природно-антропогенные образования. Их основные отличия от природных обусловлены интенсивным накоплением в течение длительного времени “культурного слоя” особого состава и строения.

Рост транспортной нагрузки, промышленного производства, строительства приводят к изменениям в почвенном покрове, наличие которых выражается в проявлении таких процессов как подкисление, подщелачивание, засоление, обогащение тяжелыми металлами, и в результате почвенный покров деградирует или полностью уничтожаются.

Попадание в почву элементов-загрязнителей происходит различными путями: за счет атмосферных осадков, поверхностных сбросов твердых бытовых отходов, жидкого стока с растворенными и взвешенными токсичными соединениями. Все это приводит к изменению качественного состава почв, проявляющегося в приобретении токсических свойств.

Опасность загрязнения почв для человека проявляется в том, что элементы-загрязнители, обладая миграционной способностью, проникают в природные воды, поглощаются растениями, поступают в пищевые цепи и организм человека, представляя угрозу для его здоровья, особенно детей.

Карта загрязнения почв дает представление о характере и интенсивности загрязнения почвенного покрова тяжелыми металлами. Очаги техногенного загрязнения (тяжелыми металлами) почв представляют собой избыточную концентрацию в почвах не одного, а целого комплекса химических элементов, и интенсивность загрязнения оценивается по суммарному показателю загрязнения (СПЗ), т.е. концентрации химических элементов в почве. По структуре аномалий можно выделить три основные источника их формирования. Локальные, небольшие по площади точечные аномалии, особенно при ограниченной ассоциации элементов, обычно формируются за счет бытового мусора и мелких (часто несанкционированных) свалок. Аномалии промышленных зон формируются на ограниченных участках вокруг этих зон. Наиболее широкий спектр элементов при их запредельных концентрациях фиксируют промышленные отстойники гальванических производств, а также поля фильтрации бытовых и промышленных стоков канализационной сети.

Площадь распространения фоновых, наименее загрязненных областей очень незначительна, основная их часть сосредоточена на западе города и локально в виде пятен на востоке и юго-востоке города.

Рис.1.7 Образование и использование токсичных отходов производства и потребления (по данным Москомприроды)

Наиболее сильная техногенная нагрузка на почвы ложится на Центральный, Северный, Северо-Восточный, Восточный, Юго-Восточный и Южный округа.

1.2.3 Состояние растительного мира

Одним из критериев оценки экологической обстановки является состояние городских зеленых насаждений, выполняющих средозащитные, природоохранные и рекреационные, т.е. важнейшие экологические функции.

В границах города до настоящего времени сохранились фрагментарно естественные растительные сообщества - лесные массивы, суходольные луга, пойменные луга, переходные и низинные болота, реки и водоемы в естественных берегах, что вместе с озелененными территориями составляет дивный Природный комплекс города. Территория Москвы относится к зоне смешанных (хвойно-широколиственных лесов). Сохранившиеся крупные лесные массивы “Лосиный остров”, “Серебряный бор” - вторичные леса. В городе выявлено более 1000 видов растений, в том числе 366 видов древесной растительности, из которых только 43 вида местных, что свидетельствует об обеднении местной флоры и внедрении в природные сообщества новых, не характерных для нашей природной зоны, видов.

Система озелененных территорий включает 34 лесных массива, около 96 парков, 14 садов, более 400 скверов и 160 бульваров. В настоящее время сокращаются площади занятые растительностью. В Москве находятся леса Лесопаркового защитного пояса и Национальный парк “Лосиный остров”.