1. Современные тенденции мировой урбанизации.

Типичные черты урбанизации ХХI века проявляются в том, что города укрупняются, захватывая расположенные рядом населенные пункты и образуя мегаполисы. Примерами их являются: Нью-Йорк, Бостон и Вашингтон, Амстердам и др. В Украине таких мегаполисов нет. Чем выше уровень промышленного развития в стране, тем интенсивнеепроцесс урбанизации. В наименее индустриально развитых странах уровень урбанизации едва достигает 10%, а в наиболее развитых составляет 60—70%. Урбанизация имеет резервы в виде развивающихся стран и роста городов промышленно развитых стран.

В то же время во многих странах среди наиболее зажиточных слоев населения наблюдается устойчивая тенденция селиться далеко за пределами городской черты, на благоприятных в экологическом отношении территориях, используя город в основном как место приложения труда и затрачивая на ежедневные поездки туда и обратно по несколько часов. Территория городов растет в двараза быстрее, чем их население. На территории Крыма сформировались следующие города: Симферополь, Севастополь, Керчь, Евпатория, Алушта, Ялта, Феодосия, Судак, Бахчисарай, Джанкой. Самые древние из них, такие как Керчь (Пантикапей), Севастополь (Херсонес) обосновались на побережье. Это обусловлено, прежде всего, экономическими соображениями – торговыми отношениями с другими государствами. Практически все крымские города, кроме Симферополя, Красноперекопска и Джанкоя, являются приморскими. Их появление связано в первую очередь с торговлей морем и рыбодобычей. Другой фактор – транспортные развязки, которыми являются столица полуострова и Джанкой. Третий фактор – промышленность: появление Красноперекопска, население которого занято на химическом производстве.

2. Какие факторы влияют на размещение городов? Покажите их действие на примерах городов Крыма.

Город формируется на основе природной экосистемы, которая изменяется и функционирует под влиянием техногенных и социальных факторов. К техногенным факторам относятся архитектурно-планировочное решение городов, промышленное производство, транспортные потоки и другие виды хозяйственной деятельности. Ксоциальным— управление функционированием городского комплекса через органы власти и средства массовой информации, демографические процессы и т.д.

Таким образом, город представляется как комплексная система, в состав которой входит:

• урбоэкосистема, т.е видоизмененная под воздействием человека природная экосистема городской территории;

• социальная подсистема, т.е функционально дифференцированная совокупность людей, или социосфера города;

• промышленный комплекс, или техносфера города.

3. Классификация городов Украины.

Существенными признаками города являются:

• преобладание застроенной части территории над незастроенной;

• наличие и преобладание многоэтажной застройки;

• наличие промышленных предприятий и предприятий сферы услуг;

• развитая система общественного транспорта, наземных и подземных коммуникаций;

• развитая торговая сеть;

• высокий уровень загрязненности окружающей среды;

• так называемые "болезни урбанизации", в том числе связанные с быстрым распространением инфекций при высокой плотности населения и интенсивных контактах друг с другом;

• наличие специально созданных рекреационных территорий общего пользования;

• высокая плотность размещения учреждений образования, здравоохранения и культуры;

• культовые сооружения одной или нескольких конфессий;

• наличие одной или нескольких ежедневных газет, распространяемых не только в городе;

• наличие пригородной зоны — переходной между городом и прилегающей к нему территории с преобладанием сельскохозяйственного производства; в эту зону из города постепенно переносятся наиболее вредные производства.

В Украине приняты следующие категории городов по численности населения: до 50 000 человек — малые, от 50 000 до 100 000 — средние, от 100 000 до 250 000 — большие, от 250 000 до 500 000 и от 500 000 до 1 000 000 -крупные, свыше 1 000 000 человек — крупнейшие.

4. Понятие и составляющие урбогеосоциосистемы.

Урбосистема включает в себя население с высоким уровнем плотности, производственный комплекс, инфраструктуру и специфическую природную, искусственную и социально-культурную среду обитания. Город потребляет ресурсы энергии в виде ископаемого топлива и пищи, воды, использует поступающие извне информационные ресурсы, «вбирает» в себя новых обитателей. Урбоэкология, как прикладная наука изучает экологические проблемы городов и формирует оптимальные пути их решения. Задача урбоэкологии - изучить степень антропогенного воздействия на урбосистему и каким-либо образом его уменьшить или избежать. Условия жизни оценивают по ее продолжительности.

5. Структура городского хозяйства.

К объектам городского хозяйства относятся: сети водоснабжения, водоотведения, энергоснабжения, связи, газоснабжения и теплоснабжения, благоустройство и санитарная уборка территорий, городской транспорт, а также городские водоемы и зеленые насаждения.

Одной из главных задач городского хозяйства является создание благоприятной экологической обстановки - то есть снижение уровня загрязненности атмосферы, водных источников, почв, снижение уровня воздействия электромагнитного излучения, шума. Источниками этих загрязнений и воздействий являются составляющие города: предприятия, транспорт и т.п.

Нерациональная организация обращения с твердыми бытовыми отходами (ТБО) привело к тому, что в большинстве городов Украины полигоны ТБО становятся бедствием.

Вода, использованная населением и предприятиями, а также дождевые, талые и поливомоечные воды по системам водоотведения после очистки поступают в водные объекты. Очистка сбросных вод производится на городских очистных сооружениях. Пропускная способность и эффективность их работы должна соответствовать общему объему водопотребления города и характеру поступающих на очистку вод. Наряду с многоэтажной застройкой системы водоотведения должны охватывать и районы индивидуальной застройки, так как традиционно используемые выгребные ямы, предназначенные для временного нахождения жидких бытовых отходов, служат источником загрязнения подземных вод.

В городах, где отсутствуют крупные промышленные предприятия, главным источником загрязнения воздуха является транспорт. В настоящее время удельный вес этого вида загрязнений составляет 70%. Решение проблемы - также задача, поящая перед городскими управленцами. Строительство объездных автодорог, формирование зон проветривания, пешеходных зон, ограничение въезда грузового транспорта в центральную часть города, предъявление требований к техническому состоянию транспорта и др. Зеленые насаждения выполняют исключительную роль в формировании благоприятной экологической обстановки. Эти и другие проблемы входят в компетенцию городского хозяйства.

6. Изменение рельефа территории в процессе ее урбанизации и влияние этого изменения на геологические процессы.

В процессе антропогенной деят-ти рельеф местности подвергается преобразованиям в соответствии с потребностями определенного этапа развития города. Основной тенденцией изменения рельефа в городской среде явл. выполаживание, связанное с планировкой территорий в процессе подготовки площадок под строительство. Отрицательные формы рельефа антропогенного происхождения представляют собой выемки, кот.образуются при прокладке автомагистралей, строительными котлованами и карьерами по добыче полезных ископаемых. Положительные формы рельефа в городах связаны с возведением насыпей при прокладке дорог, а также в виде терриконов в промышленных городах. Отрицательные и положительные формы рельефа после проведения работ по рекультивации могут стать объектами рекреации, иметь лесохозяйственное назначение и т.д.

В настоящее время появилась тенденция заглубления городских строений ниже отметки земной пов-ти. Это прежде всего связано с ростом числ населения и необходимости увеличения территории городов.

Подземные сооружения в зависимости от назначения и хар-ра использования включают следующие группы:

• Транспортные;

• Предприятия торговли, коммунально - бытового обслуживания, связи, объекты складского хоз-ва;

• Зрелищные, административные и спортивные сооружения;

• Объекты городской инженерной сети;

• Отдельные цеха, лаборатории и производства.

Влияние процессов современного рельефообразования на территории городов неоднозначно. Уменьшение крутизны склона и перепада высот благодаря засыпке балок и оврагов, планировке и намывке площадок под строительство снижает энергию процессов и оползней. С другой стороны уменьшаются дренирующие возможности территорий, изменяются естественные области разгрузки подземных вод, что в свою очередь приводит к формированию верховодки на местных водоупорах, повышению уровня грунтовых вод и к подтоплению территории.

7. Опасные геологические процессы в городскойсреде.

Геологические процессы внешней динамики – экзогенные. Активная деятельность человека приводит к интентификации экзогенных геологических процессов, кот называются техногенными или инженерно-геологическими. Геологические и инженерно-геологические процессы, кот оказывают отрицательное воздействие на территории, хоз и промышленные объекты, жизнедеятельность людей наз-ся опасными геологическими процессами. Среди них можно выделить:

1. Оползни – это скользящее смещение масс пород природного склона или искусственного откоса под влиянием силы тяжести. Тело оползня представляет собой скользящую по склону массу породы, ограниченную снизу пов-тью скольжения. В месте отрыва тела оползня образуют отрицат. формы рельефа, называемые цирком оползня.

2. Сели – это водные потоки, насыщенные тв. материалом, формирующиеся чаще всего во время ливневых осадков и снеготаяния в холмистых и горных р-нах при наличии большого кол-ва рыхлого материала.

3. Подтопления. К подтопленным городским территориям относятся такие, накот уровень грунтовых вод расположен выше 2,5 м от отметки пов-ти земли. Основными причинами развития подтопления в городах Укрявл:

• Изменение условий поверхностного стока (создание вдхр);

• Засыпка оврагов, балок и стариц;

• Недостаточное развитие сетей ливневой канализации и ее плохое состояние;

• Развитие сетей водоснабжения без соответствующего строительства системы водоотведения;

• Утечки из сетей водопровода и канализации и аварии на них.

4. Затопления – это образование свободной поверхности воды над земной поверхностью, основная причина кот связана с выходом рек из берегов.

5. Эрозия почв как правило на территории городов развивается под воздействием сосредоточенного поверхностного стока. Наиболее интенсивно эрозия протекает при строительстве зданий, в результате рыхления и выемки почв и грунтов.

6. Карстообразование – это сложный геологический процесс, основным компонентом кот является выщелачивание растворимых горных пород подземными и поверхностными водами с образованием крупных пустот в породах.

7. Просадки – это явление характерно для зон залегания лессовидных пород. На сегодняшний день резко увеличилась площадь застройки на этих породах. Способность данных отложений к проседанию обуславливает специфику строительства на этих участках.

8. Абразия берегов. Для городов расположенных на берегах морей, озер, вдхр, рек серьезную проблему представляет разрушение берегов и сооружений в прибрежной зоне.

Эндогенные процессы – это изменения геологического облика, связанные с проявлением внутренней энергии Земли. Опасные геологические процессы – те, что оказывают отрицательное воздействие на территории, хозяйственные и промышленные объекты, жизнедеятельность людей.

К опасным явлениям относят землетрясения – кратковременные колебания земной коры, связанные со скачкообразным освобождением энергии в некотором пространстве внутри Земли. Наиболее активно и с большой частотой землетрясения проявляются в областях развития молодой (альпийской) складчатости и опусканий земной коры. Интенсивность землетрясения определяется по 12-бальной шкале Рихтера. Опасными для людей и целостности сооружений обычно являются землетрясения силой более 5 баллов. Интенсивность землетрясения зависит от свойства горных пород, глубины залегания подземных вод, тектонических нарушений и глубины гипоцентра Земли.

Извержение вулканов также связаны с глубинными процессами Земли и по своим последствиям яв-ся одними из наиболее разрушительных природных явлений. На суше насчитывается около 600 действующих вулканов. Крупные извержения приводят к катастрофическим последствиям. Не смотря на то, что зоны размещения действующих вулканов представляют территорию риска, люди селятся на склонах вулканов, привлекаемых плодородными почвами, кот формируются на вулканической деятельности. К явлению вулканизма следует отнести грязевой вулканизм. В Украине распространены они на Керченском полуострове.

8. Какие меры предусматриваются для сохранения плодородного слоя почвы на урбанизированных территориях?

Инженерно-строительная деятельность в городской среде включаетбольшой объем земляных работ (прокладка дорог, коммуникаций, рытье котлованов под фундаменты, мелиоративные работы и т.д.) при выполнении которых страдает почвенный слой. Для его сохранения необходимо обязательное снятие плодородного и потенциально плодородного слоя почвы отдельно от подстилающих слоев на всех категориях земель. Мощность снимаемого слоя почвы определяется уровнем плодородия малопродуктивных угодий, подлежавших освоению в данном районе. Если снятый плодородный слой не используется сразу же для землевания или рекультивационных работ, проводят его селективное складирование в виде буртов, откосы и поверхность которых при длительном хранении (сроком более 2 лет) засевают травами. Если санитарные показатели плодородного слоя соответствуют требованиям, предъявляемым к почвам сельскохозяйственных территорий, снятый плодородный слой может быть использован для восстановления эродированных почв сельскохозяйственной зоны. Самыми распространенными методамивосстановления почв, загрязненных металлами, является выщелачиваниелегкоподвижных элементов путем их промывки и перевод катионов тяжелыхметаллов и микроэлементов в трудноподвижные формы внесением извести ифосфатов с добавкой органических веществ. Для восстановления почв, загрязненных нефтепродуктами, используютметоды микробиологической очистки и обработку почв негашеной известью сПАВ.Рекультивация земель промышленных агломераций необходима приразработке месторождений полезных ископаемых. Существуют установки, в которых грунт очищается с предварительнойвыемкой.

9. Как оценивают степень загрязнения почв городских территорий и уровень опасности для населения?

Степень загрязнения почв городских территорий и уровень опасности его для населения городов подлежит тщательному изучению. Механическое загрязнение обусловлено крупнообломочным материалом в виде строительного мусора, битого стекла, керамики и других относительно инертных отходов. Химическое загрязнение, т.е. проникновение в почву отдельных веществ, является наиболее опасным. Оно происходит в результате выбросов промышленных предприятий (выбросы содержат в основном тяжелые металлы, канцерогенные вещества, соединения азота и серы), а также работы транспорта, предприятий теплоэнергетики, утечек канализации и отстойников, и воздействия промышленных и бытовых отходов, а также за счет использования удобрений и пестицидов. Биологическое загрязнение - это внесение в почву и размножение в ней опасных для человека организмов. Бактериологические, гельминтологические и энтомологические показатели состояния почв городских территорий определяют уровень эпидемиологической опасности для населения в целом. Для почв сельскохозяйственного использования оценку загрязнения вредными веществами ведут на базе ПДК, причем приоритетным является транслокационный показатель, учитывающий поступление в организм человека вредных веществ из почвы через растения. Для городских условий загрязненные почвы рассматриваются прежде всего как источник вторичного загрязнения атмосферного воздуха. На основе сопряженных геохимических и гигиенических исследований установлена возможность использования уровня химического загрязнения почв как индикатора неблагополучного состояния атмосферы и оценки степени опасности загрязнения территории для здоровья населения. Геохимический фондает среднее содержание химических элементов в почвах по данным изучения статистических параметров его распределения.

10. На какие группы подразделяют горные породы в соответствии с их инженерно-геологической классификации?

С инженерно-геологических позиций все горные породы подразделяют на два класса – нескальные и скальные. К нескальным горным породам относятся песчаные и крупнообломочные породы, взаимодействие между частицами которых определяется лишь трением и сцеплением, а также пылевато- глинистые, или связные породы. Взаимодействие между частицами связных пород обусловлено наличием водно-коллоидных частиц. Скальные породы залегают чаще на значительной глубине от поверхности земли, по сравнению с рыхлыми осадочными породами, они служат основанием городских сооружений. В скальных породах осуществляется подземное строительство (шахты по добыче полезных ископаемых, тоннели метро и др.). Снижение прочности пород и возрастание водопроницаемости связано с развитием в их массивах трещиноватости. Величина водопроницаемости пород изменяется вшироких пределах. Характерной особенностью пылевато-глинистых пород является способность изменять свою консистенцию при изменении влажности. Для глины характерна слабая водопроницаемость. В геологическом разрезе они выполняют роль водоупорных слоев. Глины характеризуются такими свойствами, как усадка и набухание. Набухание связано с увеличением толщины гидратных оболочек на поверхности глинистых частиц, при этом в породе возникает давление, величина которого может достигать 0,8 МПа, что оказывает деструктивное действие на откосы выработок и основания сооружений. Усадка сопровождается неравномерной деформацией породы при высыхании, появлением в ней трещин и увеличением водопроницаемости. Это снижает устойчивость пород на естественных склонах, в бортах карьеров и котлованов.

11. Какие методы используются для улучшения свойств пород в качестве основания зданий и сооружений?

Несомненно, что при таком составе горных пород на урбанизированных территориях необходимо использовать специальные методы для улучшения свойств пород в качестве основания зданий и сооружений. Так, для повышения прочности и устойчивости сооружений и оснований применяют конструктивные меры (жесткие каркасы, анкеры и т.п.) и укрепительные мероприятия (улучшение свойств пород оснований). При защите от оползневых процессов, а также обвалов обрывистых склонов используют следующие инженерные мероприятия:

- изменение рельефа склона в целях повышения его устойчивости;

- регулирование стока поверхностных вод с помощью системы поверхностного водовода, предотвращение инфильтрации воды в почву и подстилающие породы;

- противоэрозионные меры;

- искусственное понижение уровня подземных вод;

- агролесомелиорацию;

- закрепление рыхлых и трещиноватых пород, слагающих склоны;

- строительство удерживающих откос сооружений.

Управленческие мероприятия следующие:

- установление охранных зон,

- ограничение или запрещение движения транспорта и др.

Рассмотрим меры, которые позволяют снизить уровень подземныхвод на подтопленных территориях. Для территорий, которым угрожает подтопление, проводят инженерную подготовку, обеспечивающую разгрузку подземных вод путем соответствующей организации рельефа; устраивают водостоки; используют локальные средства инженерной защиты – дренажи разной конструкции, противобарражные меры и т.п.; ликвидируют утечки из водонесущих коммуникаций и емкостей. На подтопленных территориях проводится дренирование иногда в сочетании с повышением отметок территории путем создания искусственного насыпного и намывного рельефа.

12. С какими факторами связано подтопление городских территорий?

К подтопленным территориям относят такие, на которых уровень грунтовых вод расположен выше 2,5 м от отметки поверхности земли. Подтопление может происходить вследствие формирования техногенной верховодки или техногенного водоносного горизонта. Основные причины развития подтопления в городах Украины:

- изменение условий поверхностного стока, в частности создание водохранилищ;

- засыпка естественных оврагов, балок, стариц;

- недостаточное развитие сети ливневой канализации и плохое еесостояние;

- развитие сетей водоснабжения без соответствующего строительствасистемы водоотведения;

- утечки из сетей водопровода и аварии на них;

- барражное воздействие дорожных насыпей, свайных полей, коллекторов большого диаметра и тоннелей метрополитена.

Подтопление территории особенно сильно проявилось в процессе эксплуатации Северо-Крымского канала. Разветвленная сеть межхозяйственных, внутрихозяйственных и распределительных каналов, а также орошаемые площади, создали за короткий срок так называемые купола под полями. В результате возникли серьезные проблемы: подтопление обширных территорий и вторичное засоление почв. Наряду с изменением уровня грунтовых вод происходит изменение их состава. Вследствие обводнения снижается несущая способность коммуникаций и конструкций, загрязняются в результате утечки из канализации грунтовые воды. Подтопление провоцирует оползневые процессы. Устойчивая тенденция такого рода приводит к заболачиванию местности, обводнению подвалов и погребов, смене фито- и зооценозов.

13. Какие меры позволяют снизить уровень подземных вод на подтопленных территориях?

Для урбанизированных территорий характерно и затопление – образование свободного зеркала воды над земной поверхностью, что связано с выходом рек из берегов. Может происходить в результате быстрого таяния снега, нагонных явлений в устьях рек, подпора речного стока или прорыва дамб. Для защиты городов от затопления применяют:

- искусственное повышение уровня поверхности территорий илистроительство дамб;

- повышение дренирующей способности водосборных площадей;

- регулирование ливневого стока на территории городов. Также проводят инженерно-техническую подготовку, обеспечивающую разгрузку подземных вод путем организации рельефа, водотока и ликвидацию утечек из водонесущих коммуникаций.

14. Виды водных объектов в городской черте и их использование.

К водным объектам, расположенным в городской черте, относятся:

- водотоки - реки, каналы, ручьи;

- водоемы – озера, водохранилища, пруды;

- моря – открытые и внутренние;

- подземные воды – водоносные горизонты и комплексы, изливающиеся наповерхность – родники.

В природных условиях выходы подземных вод на дневную поверхность проявляются в виде:

- нисходящих источников, приуроченных обычно к склонам горныхвозвышенностей и долин оврагов, балок, рек и питающихся за счетбезнапорных вод;

- восходящих источников, образующихся за счет напорных вод, приемкоторых осуществляется в соответствии с их движением снизу вверх, через дно каптажного устройства.

Формирование изливающихся вод происходит в верхней части зон активного водообмена, ограниченной снизу глубиной вреза эрозионной сети. Зоной питания подземных вод, формирующих родники, являются водораздельные участки, а зоной разгрузки – долины местных рек и балок. Использование водных объектов города весьма ограниченно. «Городскую» воду используют для технических целей, полива, тушения пожаров. В систему централизованного водоснабжения закачивают воду, которая отвечает санитарно-гигиеническим требованиям. Источники такой воды должны находиться на удалении от города, на экологически чистых территориях. Если таких источников нет, то можно снабжать население водой из тех резервуаров, что располагаются в черте города. Централизованное водоснабжение населения городов находится в прямой зависимости от работы систем водоотведения. Аварии на очистных сооружениях приводят к прекращению подачи воды. По нормам водоснабжения на каждого жителя города расходуется в среднем 200 литров в сутки (через систему централизованного водоснабжения). Качественная питьевая вода может быть доставлена горожанам из подземных источников, из глубоких, изолированных горизонтов. Особый интерес представляют водоснабжение из бюветов на базеспециальных артезианских скважин, размещенных непосредственно в жилых кварталах. Скважинные водозаборы оборудуются насосами и накопительными резервуарами. Устраиваются зоны санитарной охраны и удобные для населения подходы. Водозаборные пункты должны находиться за пределами зоны строгого режима. При наличии в подземных водах сверхнормативных концентраций железа или фтора следует оборудовать скважины обезжелезивающей или обесфторивающей установкой.

15. Показатели и нормативы воды.

Показатели качества воды делятся на:

1. Физические:

- температура воды. Для поверхностных источников изменяется в пределах от 0 до 30о в зависимости от сезона. Подземные воды имеют температуру 8-12о. Для питьевой воды желательно иметь температуру 7-15о;

- запах создается специфическими веществами, поступающими врезультате жизнедеятельности гидробионтов, разложения органических веществ, химического взаимодействия содержащихся в воде компонентов и поступления из внешних источников. Запах измеряется в баллах.

- прозрачность зависит от органических и минеральных веществ,содержащихся во взвешенном и коллоидном состоянии.

- цветность – органические окрашенные соединения (гуминовые ифульвокислоты и их растворимые соли, а также соединения железа), снижает органолептические свойства, уменьшает содержание растворенного кислорода.

В качестве стандартного можно применять также раствор, приготовленный из бихромата калия и сульфата кобальта.

- содержание взвешенных веществ, источниками которых служат процессы эрозии почв и горных пород, взмучивание донных отложений, продукты метаболизма и разложения гидробионтов, продукты химических реакций и антропогенные источники. Измеряется в г/м3.

- сухой остаток и потери при прокаливании.

2. Бактериологические:

- загрязненность патогенными микроорганизмами. Используют коли- индекс – количество кишечных палочек в одном литре, а также коли-титр – количество воды в миллилитрах, в котором может быть обнаружена одна кишечная палочка.

3. Гидробиологические:

- оценка качества вода по животному населению и растительностиводоемов, наиболее чувствительная, так как изменение видового состава может происходить при слабом загрязнении, которое не обнаруживается другими методами.

4. Химические:

- растворенный кислород.

- сероводород содержится в некоторых подземных водах, его присутствие в поверхностных водах свидетельствует о загрязнении сточными водами.

- ХПК – количество кислорода, необходимого для химического окисления содержащихся в единице объема органических минеральных веществ.

- БПК – количество кислорода на биохимическое окисление оргвеществ за определенный период времени.

- рН. В природных водах концентрация ионов водорода зависит

от соотношения концентрации угольной кислоты и ее ионов.

- азот, высокое содержание азота ускоряет процессы эвтрофирования объектов.

- фосфор в свободном состоянии в естественных условиях не встречается.

- жесткость воды.

16. Источники загрязнения водных объектов.

По происхождению источники загрязнения делятся на природные и антропогенные. К природным источникам загрязнения относятся атмосферные (атмосферные осадки), гидросферные (озера, притоки, грунтовые и подземные воды, формирующие сток водного объекта) и литосферные (подверженные эрозии и выщелачиванию склоны русл). Основными антропогенными источниками загрязнения являются промышленные (выпуски производственных сточных вод, загрязненные территории предприятий, свалки промышленных от-ходов), коммунальные (выпуски хозяйственно-бытовых сточных вод, территории населенных пунктов, свалки бытовых отходов), сельскохозяйственные (пахотные поля, огороды, животноводческие предприятия) и транспортные (транспортные средства, автодороги, трубопроводы).

По локализации источники воздействия на водные объекты делятся на точечные, площадь контакта которых с водным объектом существенно меньше площади загрязненной зоны этого объекта; линейные, площадь контакта которых с водным объектом представляет собой линию, и площадные, влияние которых проявляется рассредоточенно по площади водного объекта.

По продолжительности воздействия источники загрязнения бывают постоянными, периодическими и эпизодическими. Носители загрязняющих веществ, как правило, сточные, инфильтрационные и подземные воды, возвратные воды орошения и дренажные воды, поверхностный сток с загрязненной территории, атмосферные осадки.

Источники воздействия на водный объект могут приводить к его химическому, физическому и биологическому загрязнению. Химическое загрязнение проявляется через сверхнормативное содержание веществ в поверхностных водах. Для физического загрязнения характерно повышение температуры воды за счет поступления в водный объект подогретых вод (тепловое загрязнение) или наличие радионуклидов (радиоактивное загрязнение). Биологическое воздействие на водный объект сопровождается поступлением в него болезнетворных микробов, яиц гельминтов, мелких водорослей, дрожжевых и плесневых грибов (гидрофлорное). Наиболее существенный вклад в загрязнение водных объектов вносят аллохтонные источники, особенно антропогенного происхождения. Основными из них являются выпуски сточных вод промышленных предприятий, выпуски городских сточных вод, транспортные источники загрязнения и поверхностный сток с загрязненных территорий.

17. Городские системы водоотведения.

К городским системам водоотведения относится канализационная система. Она включает в себя следующие структурные элементы:

- внутренние водоотводящие системы в жилых зданиях или производственных помещениях;

- внутриквартальные или внутриплощадочные водоотводящие сети;

- внешние водоотводящие сети;

- регулирующие резервуары;

- насосные станции и напорные трубопроводы;

- очистные сооружения;

- выпуски очищенных сточных вод в водные объекты;

- аварийные выпуски сточных вод в водные объекты.

Общесплавная система водоотведения имеет одну водоотводящую сеть, предназначенную для отвода сбросных вод всех категорий: хозяйственно-бытовых, производственных и дождевых. По длине главного коллектора общесплавной системы могут устраиваться

ливневыпуски для непосредственного сброса в реку части стока, пропускаемого по системе водоотведения. Это делается с целью уменьшения размеров и количества коллекторов в концевой части системы и ее удешевления. Ливневыпуски устраиваются таким образом, чтобы исключить возможность переполнения главного коллектора во время сильного дождя. Они включаются в работу не ранее, чем через 30 минут после начала интенсивного ливня. За это время наиболее загрязненная часть стока поступит на очистные сооружения. Поэтому размеры выходных отверстий ливневыпусков и соответственно расход сбрасываемых через них неочищенных вод определяются исходя из ассимилирующей способности водотока.

18. Принцип работы и состав городских очистных сооружений.

Полный комплекс общегородских очистных сооружений включает блоки механической и биологической очистки, доочистки, обеззараживания и обработки осадка.

В состав блока механической очистки входят:

1. Решетки. Они предназначены для улавливания крупных включений.

2. Песколовки - емкости определенных размеров, в которых благодаря резкому уменьшению скорости течения жидкости происходит осаждение взвешенных веществ.

3. Преаэраторы. В них осуществляется первичное насыщение сточных вод кислородом путем подачи сжатого воздуха, что существенно улучшает процесс биологической очистки.

4. Первичные отстойники. В них при смешении с пузырьками воздуха происходит отделение нефтепродуктов и других плавающих примесей. Всплывшие нефтепродукты специальными скребками собираются в бочки и направляются на регенерацию или сжигание. Из первичных отстойников стоки поступают в блок биологической очистки. Фактически биологическая очистка - это деструкция органических соединений, поддающихся биохимическому окислению.

5. Аэротенки. Представляют собой железобетонные, реже кирпичные или металлические удлиненные емкости, где происходит контакт очищаемых стоков с активным илом при одновременном насыщении их кислородом воздуха. Активный ил - это специально культивируемое сообщество микроорганизмов, пищей для которых служит органическое вещество стоков.

6. Вторичные отстойники. В них здесь происходит оседание активного ила. После отстойников стоки считаются очищенными и могут сбрасываться в водные объекты. Перед сбросом обязательно обеззараживание в хлораторной растворением активного хлора в воде. Иногда применяется озонирование, но для Украины это не характерно.

19. Виды очистных сооружений для небольших населенных пунктов.

Очистка сравнительно небольших расходов сточных вод может быть обеспечена на более простых по конструкции сооружениях, принцип действия которых также основывается на процессах биохимического разложения органических веществ сообществом микроорганизмов.

Наиболее простыми очистными сооружениями, используемыми человеком уже более пяти столетий, являются поля фильтрации. Они представляют собой спланированные площадки (карты) с уклоном до 0,02, обвалованные дамбами, площадью от нескольких квадратных метров до 1,5—2 га. Наряду с биологической очисткой сточных вод, в которое принимают участие сообщества микроорганизмов как водных, формирующихся на поверхности карт, так и почвенных, развивающихся в толще проницаемых грунтов, в процессе фильтрации воды через породы основания происходит ее дополнительная механическая и отчасти физико-химическая очистка. Преимуществами полей фильтрации является простота устройства v эксплуатации. К их недостаткам следует отнести необходимость занятия боль-ших площадей, возможность загрязнений подземных вод и атмосферного воздуха газообразными продуктами разложения хозяйственно-бытовых сточ-ных вод, которое ощущается на расстоянии до 200 м от полей фильтрации.

Разновидностью полей фильтрации являются поля подземной фильтрации, в которых на глубине 0,5—1,8 м укладываются дренажные трубы. По ним очищенная вода отводится с полей фильтрации и используется для орошения сельскохозяйственных угодий. Для очистки и доочистки сточных вод населенных пунктов могут быть использованы конструкции типа инфильтрационных и поверхностных биоплато. Очистные сооружения по технологии биоплато состоят, как правило, из нескольких блоков, располагаемых каскадом, причем блок поверхностного биоплато является концевым. В состав сооружений биоплато в качестве концевого может быть включен болотистый участок (естественное поверхностное биоплато) с наличием достаточных зарослей высшей водной растительности. Начальным блоком сооружений является отстойник, где происходит удале-ние крупных включений и взвешенных веществ.

20. Основные методы физико-химической очистки производственных сточных вод.

Физико-химические методы очистки обеспечивают удаление из воды растворенных веществ, неподдающихся или плохо поддающихся биологической очистке, а также веществ, которые могут оказать неблагоприятное воздействие на коллекторы или другие элементы систем водоотведения.

Наиболее простым и распространенным методом физико-химической очистки является нейтрализация, которая заключается в подкислении щелочных вод (с рН>8,5) и подщелачивании вод с рН<6,5. При наличии на производстве кислых и щелочных вод нейтрализация достигается их смешением. Для нейтрализации кислых вод лучше всего использовать отходы щелочей — гидроокиси натрия или калия, не дающие осадка.

Реагентная обработка применяется для очистки вод от цианидов, роданидов, ионов тяжелых металлов и ряда других примесей. Вид применяемого реагента определяется составом примесей, подлежащих удалению из воды.

Окислением удается добиться деструкции таких соединений, как альдегиды, фенолы, анилиновые красители, серосодержащие органические вещества и др. В качестве окислителей применяют кислород, озон, перекись водорода, пиролюзит.

Одним из высокоэффективных методов очистки является ионный обмен, который представляет собой процесс взаимодействия очищаемой жидкости с зернистым материалом, обладающим способностью заменять ионы, находящиеся на поверхности зерен, на ионы противоположного заряда, содержащиеся в растворе. Такие материалы называются ионитами.

Экстракция — извлечение из сточных вод растворенных или эмульгиро-ванных веществ с помощью экстрагента — растворителя более сильного, чем вода. Например, очистка сточных вод от нефтепродуктов путем растворения их бензином с последующей его отгонкой.

Эвапорация — отгон из воды летучих веществ водяным паром.

Гиперфильтрация (обратный осмос), микрофильтрация — выделение из воды гидратированных ионов, молекул и других мельчайших частиц путем пропус-кания ее под большим давлением через мембраны, размеры отверстий кото-рых меньше размеров извлекаемых из воды частиц.

21. Требования к производственным сточным водам, сбрасываемым в городскую систему водоотведения.

Производственные стоки должны очищаться на очистных сооружениях предприятия. Так как на городских очистных сооружениях применяется биологическая очистка, то производственные стоки не должны содержать веществ, которые вредны для ила. Кроме этого, стоки не должны засорять коллекторы.

Исходя из этого, запрещается сбрасывать в городские системы водоотведения производственные сточные воды, имеющие следующие показатели:

- рН менее 4,0 и более 9,0;

- при показателях ХПК, более чем в 2,5 раза превышающих БПК5 или боле чем в 1,5 раза превышающих БПКполн., что свидетельствует о значительных концентрациях в сточных водах органических соединений, неподдающихся биохимическому окислению;

- содержащие токсичные и радиоактивные вещества, возбудителей инфекционных заболеваний, а также вещества, для которых не установлены ПДК;

- с содержанием взвешенных и всплывающих веществ свыше 500 мг/л;

- температуру выше 400;

В городские системы водоотведения запрещается сбрасывать:

- концентрированные маточные и кубовые растворы;

- осадки после локальных очистных сооружений, грунт, строительный и бытовой мусор, производственные отходы;

- кислоты, щелочи, смолы, бензин, мазут и другие нефтепродукты;

- растворы, содержащие сероводород, сероуглерод, легколетучие углеводороды;

- вещества, способные засорять трубы, колодцы, решетки или отлагаться на стенках труб;

- горючие примеси и растворенные газообразные вещества, способные образовывать взрывоопасные смеси, агрессивные газы с разрушающим коррозионным воздействием на канализационные трубы и сооружения.

Сброс сточных вод промышленных предприятий в городскую систему должен производиться равномерно в течение суток.

22. Требования к сточным водам, сбрасываемым в водные объекты.

Сброс сточных вод водные объекты относится к одному из видов специального водопользования и осуществляется на основе разрешения, выдаваемого местными органами экологической безопасности. Воду в системах производственного водообеспечения обычно подразделяют на 4 категории:

• вода 1 категории используется для охлаждения жидких и конденсации газообразных продуктов в теплообменных аппаратах без соприкосновения с продуктом; при проведении технологических процессов вода только нагревается и практически не загрязняется;

• вода 2 категории служит в качестве среды, поглощающей различные нерастворимые (механические) и растворенные примеси; вода не нагревается (обогащение полезных ископаемых, гидротранспорт), но загрязняется механическими и растворенными примесями;

• вода 3 категории используется также как и вода второй категории, но с нагревом (улавливание и очистка газов в скрубберах, гашение кокса и т.п.);

• вода 4 категории служит в качестве экстрагента и растворителя реагентов (при флотационном обогащении природных ископаемых).

Отведение сточных вод в водные объекты регламентируется нормами предельно допустимых сбросов (ПДС) веществ. ПДС - это максимально допустимая масса веществ, отводимая со сточными водами в единицу времени, которая позволяет обеспечить соблюдение норм качества воды в контрольном створе водного объекта для наихудших условий водопользования. ПДС устанавливается для каждого выпуска сточных вод в водный объект. ПДС для каждого показателя качества воды определяется как произведение максимального часового расхода сточных вод на его предельно допустимое значение

23. Формирование, отведение и очистка поверхностного стока с городской территории.

Формирование поверхностного стока происходит под воздействием комплекса природных (атмосферные осадки, испарение, фильтрация, задержание влаги растениями) и антропогенных (использование водосборной территории, применение искусственных покрытий, технология мойки искусственных покрытий) факторов. Специфические особенности поверхностного стока, связанные с эпизодичностью его поступления, резкими изменениями расхода и уровня загрязнения, изменчивостью состава загрязняющих веществ, значительно затрудняют контроль и регламентацию поступления его в городские системы водоотведения или в водные объекты. Контроль состава поверхностного стока осуществляют путем анализа проб, которые отбирают из дождевой или промышленно-дождевой сети. Отбор проб производят порционно. Для получения детальной информации о составе поверхностного стока производится анализ каждой отобранной пробы.

Состав поверхностного стока с территории промышленных предприятий определяется характером основных технологических процессов, эффективностью работы систем пыле- и газоулавливания, организацией складирования и транспортирования сырья и отходов производства, санитарным состоянием территории. Для обеспечения нормального производственного процесса на территории промышленных предприятий должны организовываться своевременная уборка и вывоз снега. Основным видом поверхностного стока в этом случае являются дождевые сточные воды. В зависимости от состава накапливающихся на территории промплощадок и смываемых поверхностным стоком веществ промышленные предприятия делят на две группы. К первой группе относят предприятия, поверхностный сток с территории которых не содержит специфических веществ с токсичными свойствами и близок по своему составу к дождевому стоку с районов жилой застройки. К этой группе относят предприятия энергетической отрасли, черной металлургии, машиностроения, металлообрабатывающие и нефтеперерабатывающие за-воды, приборостроительные заводы, предприятия легкой, пищевой отраслей промышленности. Остальные предприятия относятся ко второй группе и характеризуются наличием в поверхностном стоке со своей территории большого количества органических примесей и специфических веществ.

24. Механизм самоочищения поверхностных вод.

Самоочищение водных экосистем является следствием способности к саморегулированию. В экологическом смысле самоочищение является следствием процессов включения поступивших в водный объект веществ в биохимические круговороты с участием биоты и факторов неживой природы. Самоочищение природных вод осуществляется благодаря вовлечению поступающих из внешних источников веществ в непрерывно происходящие процессы трансформации, в результате которых поступившие вещества воз-вращаются в свой резервный фонд.

Трансформация веществ есть результат различных одновременно действу-ющих процессов, среди которых можно выделить физические, химические и биологические механизмы. Величина вклада каждого из механизмов зависит от свойств примеси и особенностей конкретной экосистемы.

Физические механизмы самоочищения. Осуществляется поступление в водный объект веществ, имеющих резервный фонд в атмосфере, и возврат этих веществ из водного объекта в резервный фонд. Одним из важных частных случаев газообмена является процесс атмосферной реаэрации, благодаря которому происходит поступление в водный объект значительной части кисло-рода. Интенсивность и направление газообмена определяются отклонением концентрации газа в воде от концентрации насыщения С.

Сорбция — поглощение примесей взвешенными веществами, донными отложениями и поверхностями тел гидробионтов. Скорость накопления вещества в единице массы сорбента пропорциональна его ненасыщенности по данному веществу и концентра-ции вещества в воде и обратно пропорциональна содержанию вещества в сорбенте.

Осаждение и взмучивание. Водные объекты всегда содержат некоторое количество взвешенных веществ неорганического и органического происхождения. Осаждение характеризуется способностью взвешенных частиц выпадать на дно под действием силы тяжести. Процесс перехода частиц из донных отложений во взвешенное состояние называется взмучиванием. Он происходит под действием вертикальной составляющей скорости турбулентного потока.

Химические механизмы самоочищения. Фотолиз — превращение молекул вещества под действием поглощаемого ими света. Частными случаями фотолиза являются фотохимическая диссоциация — распад частиц на несколько более простых и фотоионизация — превращение молекул в ионы. Основная же часть солнечной энергии преобразуется в тепло и участвует в фотохимических реакциях. Количество вещества, подвергшегося действию фотолиза, зависит от вида вещества и его концентрации в воде. Из веществ, поступающих в водные объекты, относительно быстрому фотохимическому разложению поддаются гумусные вещества.

Гидролиз — реакция ионного обмена между различными веществами и водой. Гидролиз является одним из ведущих факторов химического превращения веществ в водных объектах. Для большинства солей она составляет несколько процентов и повышается с увеличением разбавления и температуры воды.

Биохимическое самоочищение является следствием трансформации веществ, осуществляемой гидробионтами. Биохимическая трансформация веществ происходит в результате их включения в трофические сети и осуществляется в ходе процессов продукции и деструкции.

Основным механизмом новообразования органического вещества является фотосинтез. В процессе фотосинтеза энергия Солнца непосредственно трансформируется в биомассу. Побочным продуктом этой реакции является свободный кислород, образованный за счет фотолиза воды. Наряду с фотосинтезом в растениях идут процессы дыхания с затратой кислорода.

Автотрофная продукция и гетеротрофная деструкция — две важнейшие стороны преобразования вещества и энергии в водных экосистемах. Механизм биохимического самоочищения определяются структурой конкретной экосистемы. В пределах одного водного объекта существуют различные зоны жизни (экологические зоны), отличающиеся со-обществами населяющих их организмов. По живому сечению потока различают рипаль — прибрежную зону и медиаль — открытую зону, соответствующую стрежню реки. Для рипали характерны невысокие скорости течения, заросли макрофитов, высокие значения количественного развития гидроби-онтов. В медиали скорости движения воды выше, количественное развитие гидробионтов ниже.

25. Методы и средства охраны водных объектов от загрязнения и истощения.

Внешнее воздействие на водные объекты проявляется в виде поступления в них посторонних примесей и тепла, что приводит к нарушению норм качества воды. Основными организационно-техническими мероприятиями, применяемыми в этих целях, являются:

• изменение технологии производства;

• канализование и санитарная очистка городов;

• повторное использование сточных вод;

• очистка сточных вод.

Изменение технологических процессов в сторону ресурсосберегающих, малоотходных и безотходных технологий является одним из наиболее экономически и экологически эффективных направлений. Однако такой путь, как правило, характеризуется высокой капиталоемкостью и требует первоначальных инвестиций.

Канализование населенных пунктов позволяет предотвратить загрязнение водных объектов неорганизованным стоком. Организованный сток из канализационных сетей, как правило, направляется на очистные сооружения. При отсутствии очистных сооружений снижение негативного воздействия на качество воды водных объектов может быть достигнуто за счет использования специальных конструкций выпусков сточных вод (рассеивающих, в стрежень, глубоководных), которые обеспечивают более эффективное разбавление сточных вод.

Санитарная очистка территории позволяет снизить поступление веществ в дождевые и снеговые сточные воды, снизить загрязнение фунтовых вод и тем самым уменьшить поступление загрязняющих веществ в водные объекты. Этот метод является достаточно эффективным и относительно малозатратным.

Повторное использование сточных вод может осуществляться путем оборотного водоснабжения в пределах одного предприятия или передачей сточных вод в другие сферы хозяйствования. Например, использование очищенных сточных вод для технического водоснабжения или орошения.

Оборотное водоснабжение может осуществляться как единая система для всего предприятия или в виде отдельных циклов для цеха или группы цехов.

Предотвращение сброса подогретых вод уменьшает вероятность развития процессов эвтрофирования водных объектов.

Очистка сточных вод является наиболее традиционным способом снижения нагрузки на водные объекты.

26. Методы и средства охраны подземных вод от загрязнения и истощения.

Сохранение высокого качества и запасов подземных вод может быть обеспечено прежде всего путем разработки и организации щадящих режимов эксплуатации подземных водоносных горизонтов. Соблюдение этих режимов возможно на основе надежной системы контроля как за количественными показателями объемов подземных вод, так и, в особенности, за изменением их состава на уровне макро- и микроэлементов. Наблюдения за составом подземных вод на уровне микроэлементов позволяет не только зафиксировать ухудшение их качества, но и своевременно внести коррективы в режим эксплуатации водозаборов. В результате изучения и систематизации матери-ала по составу артезианских вод появляется возможность объективного определения допустимых уровней эксплуатации этих вод, при котором гарантируется приемлемое качество на длительную перспективу. Другим направлением охраны подземных вод от загрязнения является локализация, ликвидация и предотвращение появления новых техногенных источников загрязнения водоносных горизонтов. Это касается накопителей жидких и твердых отходов, канализационных систем и очистных сооружений, нефтепроводов и хранилищ нефтепродуктов. Существующие тенденции расширения техногенного воздействия на всю глубину зоны активного водообмена ведут к быстрому сокращению объема кондиционных для питьевых целей подземных вод. Поэтому необходимо ограничить использование кондиционных подземных вод на непитьевые нужды и отделить собственно питьевое водоснабжение из подземных источников от остального хозяйственно-бытового и промышленного водоснабжения.

27. Причины истощения подземных вод урбанизированных территорий.

Ухудшение качества воды, связанное с поступлением макро- и микрокомпонентов из прилегающих толщ в силу ненасыщенности природных вод всегда необратимо. При эксплуатации артезианских водозаборов за период амортизационного срока извлечение подземных вод происходит с участка, имеющего площадь, измеряемую несколькими квадратными километрами. Приток нежелательных ингредиентов в эксплуатируемый водоносный горизонт в тот же период происходит на всей площади депрессии, измеряемой многими десятками квадратных километров. Таким образом, на урбанизированных территориях под воздействием интенсивной хозяйственной деятельности складывается нарушенный (антропогенный) режим подземных вод. Для застроенных территорий характерным является подтопление, основная причина которого состоит в высокой территориальной концентрации водопотребления и поступлении дополнительного питания в подземное пространство. Существенным фактором, влияющим на расход грунтовых вод, является эксплуатация неглубоко залегающих межпластовых горизонтов. Истощение межпластовых вод происходит при их интенсивной эксплуатации для коммунального и промышленного водоснабжения. Основными источниками загрязнения грунтовых и межпластовых вод в городах являются: промплощадки и отстойники жидких отходов промпредприятий; утечки из канализационных сетей, очистные сооружения, свалки бытовых отходов; рассеянное загрязнение нефтепродуктами, органическими веществами и тяжелыми металлами на городской территории.

28. Характеристика зон санитарной охраны поверхностных и подземных источников питьевого снабжения.

Организация зон санитарной охраны (ЗСО) имеет целью защиту от загрязнения. ЗСО состоят из трех поясов. Первый пояс — зона строгого режима — предназначен для защиты устья скважины и водопроводных сооружений. Эта территория ограждается забором. При эксплуатации инфильтрационных сооружений) границы ЗСО устраиваются на расстоянии не менее 50 м от каптажных сооружений закрытого типа (скважины, шахтные колодцы) и не менее 100 м от сооружений открытого типа (каналы, бассейны).

Для береговых водозаборов (инфильтрационных) в зону строгого режима включается территория между водозабором и поверхностным водоемом, если она имеет протяженность не более 150 м. Для подрусловых водозаборов зона строгого режима устанавливается такой же, как и для водозаборов из поверхностных водоемов.

Второй пояс ЗСО предусматривается для защиты водозаборов от микробных загрязнений. Границы этого пояса определяются расчетным путем и не ограждаются. При расчете размеров 2-го пояса ЗСО исходным является время, необходимое для утраты патогенными организмами жизнеспособности и вирулентности, которое для условий грунтовых вод составляет 400 суток, а для межпластовых вод — 100—200 суток. Размеры 2-го пояса зависят от величинводоотбора, проницаемости и активной пористости пород.

Третий пояс ЗСО также представляет собой зону ограничений, предназначенную для предотвращения химического загрязнения подземных вод на весь срок работы водозабора. Если срок специально не установлен, то при расчетах размеров 3-го пояса время действия водозабора принимается равным 25 годам.

29. Состав атмосферного воздуха. Как изменяется его температура и давление с высотой?

Химический состав атмосферного воздуха (в объемных процентах): азот (N) — 78,1%; кислород (О) — 20,85%; аргон (Аг) - 0,93%; диоксид углерода (С02) - 0,033%; на долю остальных компонентов — неон (Ne), гелий (Не), криптон (Кг), ксенон (Хе), озон (03), 20 9 водород (Н2) и др. приходится не более чем 0,087%; содержание водяных паров колеблется в пределах 0,01-4%.

Выделение отдельных зон основано на изменении температуры с высотой.

Осредненная температура атмосферы на средних широтах уменьшается линейно с высотой до отметки 11 км. При этом средняя температура на уровне моря принимается равной 288 К, а на высоте 11 км — 216,7 К.

Различия в нагревании воздуха приводят к горизонтальным градиентам давления, которые, в свою очередь, являются причиной конвекций горизонтальных перемещений воздушных масс.

При движении воздушных потоков вокруг центров низкого давления вектор скорости направлен внутрь и вверх от кругового движения против часовой стрелки. В этом случае загрязняющие вещества из нижних слоев атмосферы переносятся вверх и рассеиваются в больших объемах воздуха.

При движении воздуха в северном полушарии против часовой стрелки вокруг центра низкого давления формируется циклон, при движении в на-правлении часовой стрелки вокруг центра высокого давления — антициклон.

30. Нормативы качества атмосферного воздуха на урбанизированных территорий.

Качество атмосферного воздуха может считаться удовлетворительным, если содержание примесей в нем не превышает предельно допустимых концентраций (ПДК).

ПДК — это максимальная концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него и на окружающую среду в целом прямого или косвенного воздействия.

Под прямым воздействием понимается нанесение организму человека временного раздражающего действия, вызывающего ощущение запаха, кашель, головную боль. При накоплении в организме вредных веществ выше определенной дозы могут возникать патологические изменения отдельных органов или организма в целом.

Под косвенным воздействием понимаются такие изменения в окружающей среде, которые, не оказывая вредного влияния на живые организмы, ухудшают обычные условия обитания (поражаются зеленые насаждения, увеличивается число туманных дней и т.д.)

Основным критерием установления нормативов ПДК для оценки качества атмосферного воздуха является воздействие содержащихся в воздухе загрязняющих примесей на организм человека. Для оценки качества атмосферного воздуха установлены две категории ПДК:

1. ПДК_мр — основная характеристика опасности вредного вещества. Установлена для предупреждения рефлекторных реакций у человека (ощущение запаха, световой чувствительности, биоэлектрической активности головного мозга) при кратковременном воздействии атмосферных примесей. Поэтому нормативу оцениваются вещества, обладающие запахом или воздействующие на другие органы чувств человека.

2. ПДК_сс— установлена для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного и другого влияния вещества на организм человека. Вещества, оцениваемые по этому нормативу, обладают способностью временно или постоянно накапливаться в организме человека.

Если вещество оказывает на окружающую природную среду вредное действие в меньших концентрациях, чем на человека, то при нормировании исходят из порога действия этого вещества на окружающую природу. Воздействие веществ, для которых не установлены ПДК, оценивается по ориентировочному безопасному уровню воздействия загрязняющего атмосферу вещества (ОБУВ).

ОБУВ — временный гигиенический норматив для загрязняющего атмосферу вещества, устанавливаемый расчетным методом для целей проектирования промышленных объектов.

31. Классификация источников выбросов в атмосферу загряз.веществ.

Антропогенные источники первичного пылеобразования возникают в результате следующих процессов:

• механическая обработка различных веществ (дробление, шлифование, резание);

• транспортировка сыпучих материалов (погрузка, просеивание, перемешивание);

• тепловые процессы и процессы горения (сжигание, сушка, плавление);

• износ и разрушение веществ (тормозные колодки автомобиля, абразивный KDvr заточного станка).

Пыль, содержащаяся в атмосфере, классифицируется по времени и форме ее образования:

• первичное пыление — пыль, образующаяся в результате какого-либо естественного или антропогенного процесса и выбрасываемая в атмосферу;

• вторичное пыление — пыль, образуемая в атмосфере из находящихся в ней жидких или газообразных веществ в результате химических или физических преобразований;

• поверхностное пыление — переход пыли, сформировавшейся на поверхности земли, в атмосферу.

Жидкие загрязняющие вещества образуются при конденсации паров, рас-пылении или разливе жидкостей, в результате химических или фотохимических реакций. Конденсация паров происходит в результате охлаждения их окружающим атмосферным воздухом.

Газообразные загрязняющие вещества образуются в результате химических реакций окисления, восстановления, замещения, разложения, а также в процессе электролиза, выпаривания, дистилляции.

Наибольшую часть газообразных выбросов составляют продукты окисления, образовавшиеся в процессе горения. При окислении углерода образуется СО и С02, при окислении серы — S02, азота — N0 и NOr

При неполном сгорании в результате неполного окисления образуются альдегиды или органические кислоты.

32. Влияние метеусловий на перенос и рассеивание примесей в атмосфере.

Рассеивание в атмосфере выбрасываемых из дымовых труб и вентиляционных устройств загрязняющих веществ подчиняется законам турбулентной диффузии. На процесс их рассеивания существенное влияние оказывают следующие факторы: состояние атмосферы, физические и химические свойства выбрасываемых веществ, высота и диаметр источника выбросов, расположение источников, рельеф местности.

1.Влияние климатических условий на рассеивание примесей в атмосфере. Ме-теоусловия оказывают существенное влияние на перенос и рассеивание примесей в атмосфере. Наибольшее влияние оказывает режим ветра и температуры (температурная стратификация), осадки, туманы, солнечная радиация. Ветер может оказывать различное влияние на процесс рассеивания примесей в зависимости от типа источника и характеристики выбросов. Если отходящие газы перегреты относительно окружающего воздуха, то они обладают начальной высотой подъема. В связи с этим вблизи источника создается поле вертикальных скоростей, способствующих подъему факела и уносу примесей вверх. Этот подъем обусловливает уменьшение концентраций примесей у земли. При низких или холодных источниках выбросов повышенный уровень загрязнения воздуха наблюдается при слабых вследствие скопления примесей в приземном слое. Прямое влияние на загрязнение воздуха в городе оказывает направление ветра. Существенное увеличение концентрации примеси наблюдается тогда, когда преобладают ветры со стороны промышленных объектов. Туманы на содержание загрязняющих веществ в атмосфере влияют следующим образом. Капли тумана поглощают примесь, причем не только вблизи подстилающей поверхности, но и из вышележащих, наиболее загрязненных слоев воздуха. Вследствие этого концентрация примесей сильно возрастает в слое тумана и уменьшается над ним. Растворение сернистого газа в каплях тумана приводит к образованию серной кислоты.

33. Трансформация примесей в атмосфере.

Большинство газообразных примесей, выбрасываемых в атмосферу, находятся в восстановленной форме или в виде окислов с низкой степенью окисления (сероводород, метан, оксид азота). Анализ атмосферных осадков показывает, что возвращенные на поверхность земли примеси представлены в основном соединениями с высокой степенью окисления (серная кислота, сульфаты, азотная кислота, нитраты, диоксид углерода).

Таким образом, тропосфера играет роль глобального окислительного резервуара.

Процессы окисления примесей в тропосфере могут протекать по трем различным направлениям:

- окисление непосредственно в газовой фазе;

- окислению предшествует адсорбция примесей частицами воды, в дальнейшем процесс окисления протекает в растворе;

- окислению предшествует адсорбция примесей на поверхности взвешенных в воздухе частиц. Трансформация соединений углерода в атмосфере. В большинстве случаев СО можно рассматривать как химически неактивный компонент воздуха. Однако в стратосфере и при фотохимическом смоге СО может окисляться до С0, взаимодействуя со свободным радикалом ОН'. Трансформация соединений серы в тропосфере. До настоящего времени детальный механизм трансформации соединений серы не установлен. Наиболее вероятным представляется протекание реакций окисления с участием свободных радикалов. Трансформация соединений азота в тропосфере. Соединения азота в атмосфере в основном представлены оксидами азота, аммиаком и солями аммония, а также азотной кислотой и нитритами.

34. Мероприятия по защите воздушного бассейна городской среды.

1)Санитарно-защитные зоны

Объекты, являющиеся источниками выделения в окружающую среду вредных и с неприятным запахом веществ, следует отделять от жилой застройки санитарно-защитной зоной (СЗЗ).

Размеры нормативной СЗЗ до границы жилой застройки устанавливают в зависимости от мощности предприятия, особенностей технологического процесса производства, характера и количества выделяемых в атмосферу вредных и с неприятным запахом веществ. В соответствии с санитарной классификацией промышленных предприятий размеры санитарно-защитных зон устанавливаются в пределах от 50 до 3000 м в зависимости от класса опасности предприятия:

Класс опасности предприятия Размер защитной зоны, м

I.A 3000

1.Б 1000

II 500

III 300

IV 100

V 50

Предприятия с технологическими процессами, не приводящими к выделению в атмосферу загрязняющих веществ, допускается размещать в пределах жилых районов.

На территории СЗЗ допускается размещение объектов более низкого класса вредности, чем основное производство, — складов, гаражей, автостоянок и т.д.

Размер СЗЗ до границы жилой застройки следует устанавливать:

— для предприятий с технологическими процессами, являющимися источниками загрязнения атмосферного воздуха — непосредственно от источника загрязнения (трубы, шахты, аэрационные фонари зданий, места погрузки — разгрузки сырья);

— для предприятий с технологическими процессами, являющимися источниками шума, вибрации, электромагнитных волн, радиочастот — от зданий, сооружений и площадок, где установлено это оборудование;

— для электростанций, котельных — от дымовых труб.

Территория СЗЗ должна быть благоустроена и озеленена. При проектировании благоустройства СЗЗ необходимо сохранять существующие зеленые насаждения.

Размеры СЗЗ уточняются при расчетах рассеивания пылегазовых выбросов и могут оказаться больше или меньше нормативных. Если расчетный размер СЗЗ больше нормативного, то принимаются меры для снижения объема пылегазовых выбросов или размер СЗЗ устанавливается в соответствии с расчетным.

При нахождении промышленного предприятия внутри жилой застройки и невозможности обеспечить соблюдение размеров СЗЗ в соответствии с нормативами необходимо обеспечить степень очистки пылегазовых выбросов до уровня ПДК на границе предприятия.

2) К архитектурно-планировочным относятся мероприятия, связанные с выбором площадки для строительства промышленного предприятия, взаимным расположением предприятия и жилых кварталов, взаимным расположением цехов предприятия, устройством зеленых зон. Промышленный объект должен быть расположен на ровном, возвышенном, хорошо проветриваемом месте. Площадка жилой застройки должна быть размещена ниже предприятия. В противном случае преимущество высоких труб для рассеивания вредных выбросов сводится на нет. Источники загрязнения атмосферы желательно располагать за чертой населенных пунктов и с подветренной стороны от жилых массивов, чтобы выбросы уносились в сторону от жилых кварталов.

Расположение цехов должно быть таким , чтобы при направлении ветра в сторону жилых кварталов их выбросы не объединялись. Важное место занимают методы фитомелиорации с использованием зеленых насаждений, облесение и задернение территорий. Зеленые насаждения являются эффективными биофильтрами. При прохождении запыленного воздуха через кроны деревьев и кустарников, а также через травянистую растительность он очищается от пыли благодаря осаждению аэрозольных частиц на поверхности листьев и стеблей растений.

Основные виды инженерно-организационных мероприятий состоят в следующем:

1. Снижение интенсивности и организация движения автотранспорта (строительство объездных и окружных дорог вокруг городов и населенных пунктов).

2. Увеличение высоты дымовых труб.

3. Повышение скорости движения газов в дымовой трубе. Это способствует увеличению начального подъема выбросов, улучшению условий их рассеивания.

1. 3) Малоотходные и безотходные технологии по защите воздушного бассейна

Внедрение безотходных и малоотходных технологий является наиболее перспективным мероприятием, позволяющим коренным образом снизить уровень загрязнения воздушного бассейна.

Наиболее перспективными направлениями в области снижения газообразных отходов предприятий являются:

• переход предприятий теплоэнергетики с твердого топлива на природный газ, что позволяет существенно снизить уровень загрязнения атмосферного воздуха пылью и сернистыми соединениями;

• отказ от применения этилированного бензина и внедрение в качестве автомобильного топлива природного газа;

• оптимизация процесса сжигания топлива, что позволит снизить выбросы оксидов азота в атмосферу;

• снижение энергоемкости производства и использование вторичных энергоресурсов в виде горячей воды и горячих газов.

35. Методы и средства пылегазоочистки.

Очистка пылегазовых выбросов является основным мероприятием по защите и восстановлению воздушного бассейна.

Для очистки газов от твердых и жидких частиц применяют технологии сухой инерционной очистки газов, мокрой очистки газов, фильтрации, электростатического осаждения.

Для очистки газов от газо- и парообразных компонентов применяют методы абсорбции, адсорбции, термическую и термокаталитическую очистку, биохимические реакторы.

Наиболее широко в практике применяются аппараты сухой инерционной очистки газов. Принцип действия этих аппаратов состоит в осаждении пыли в результате изменения направления и скорости движения счищаемого газового потока и ударения частиц пыли о стенки и поперечные преграды.

К числу сухих инерционных пылеуловителей относятся жалюзийные, вентиляторные и радиальные пылеуловители.

К высокоэффективным типам аппаратов сухой очистки газов относятся фильтры. В основе работы фильтров всех видов лежит фильтрация запыленного воздуха через пористую перегородку, в процессе которой частицы пыли, взвешенные в газе, задерживаются перегородкой, а газ беспрепятственно проходит через нее.

• Тканевые фильтры

• Волокнистые фильтры

• Зернистые фильтры

• Электрофильтры

Мокрая очистка выбросов является одним из наиболее эффективных и широко распространенных методов пылегазоулавливания. При мокрой очистке достигается высокая степень извлечения твердых, жидких и газообразных примесей.

Основой процесса мокрой очистки является осаждение частиц пыли на каплях или на слое жидкости.

Методы очистки промышленных выбросов от газо- и парообразных примесей по характеру протекания физико-химических процессов подразделяется на следующие группы:

• промывка выбросов растворимых примесей (адсорбция);

• промывка выбросов растворами реагентов, связывающих примеси химически (хемосорбция);

• поглощение газообразных примесей твердыми активными веществами (адсорбция);

• термическая нейтрализация вредных примесей отходящих газов (процессы сжигания);

• каталитическая очистка газов;

• биохимическая очистка газов.

36. Контроль качества атмосферного воздуха.

Мониторинг атмосферного воздуха — слежение за его состоянием и предупреждение о критических ситуациях, вредных или опасных для здоровья людей и других живых организмов.

Для обеспечения мониторинга в развитых странах созданы автоматизированные системы контроля загрязнения воздуха (АСКЗВ). Задачи, решаемые АСКЗВ:

• автоматическое наблюдение и регистрация концентраций загрязняющих веществ;

• анализ полученной информации с целью определения фактического состояния загрязнения воздушного бассейна;

• принятие экстренных мер по борьбе с загрязнением;

• прогноз уровня загрязнения;

• выработка рекомендаций для улучшения состояния окружающей среды;

• уточнение и проверка расчетов рассеивания примесей.

АСКЗВ рассчитаны на измерение концентраций одного или нескольких ингредиентов из следующего ряда: S02; СО; NOx; 03; CmHn; H2S; NH3; взвешенных веществ, а также определения влажности, температуры, направления и скорости ветра.

В Украине наблюдение за уровнем загрязнения атмосферы осуществляют с помощью постов. Установлено 3 категории постов наблюдений: стационарный, маршрутный и передвижной (подфакельный).

Стационарный пост предназначен для непрерывной регистрации содержания загрязняющих веществ или регулярного отбора проб воздуха для последующего анализа. Выделяются опорные стационарные посты — для выявления долговременных изменений содержания основных и наиболее распространенных загрязняющих веществ.

Маршрутный пост предназначен для регулярного отбора проб воздуха в фиксированной точке местности при наблюдениях, которые проводят с помощью специально оборудованного автомобиля-лаборатории.

Передвижной (подфакельный) пост предназначен для отбора проб под дымовым факелом с целью выявления зоны влияния данного источника. Наблюдения под факелом производятся с помощью лаборатории, смонтированной в автомобиле. Подфакельные посты располагаются в определенных точках на фиксированных расстояниях от источника. Они перемещаются в соответствии с направлением факела обследуемого источника выброса. Контроль концентрации примесей сводится к отбору пробы воздуха или дымового газа, подготовке и проведению анализов отобранных проб, обработке и обобщению результатов анализов.

Используются следующие режимы отбора проб:

• разовый, продолжительностью 20—30 мин;

• дискретный, при котором в один поглотительный прибор или фильтр через равные промежутки времени в течение суток отбирают несколько разовых проб;

• суточный, при котором в один поглотительный прибор или фильтр про-изводится отбор проб в течение суток непрерывно.

Отбор проб осуществляется путем аспирации определенного объема воздуха через поглотительный прибор, заполненный жидким или твердым сорбентом для улавливания газообразного вещества, или аэрозольный фильтр, задерживающий твердые частицы.

Для контроля содержания твердых частиц и аэрозолей используются гра-виметрический (весовой) и оптический методы анализов.

Непрерывный контроль содержания вредных примесей в воздухе произ-водится с помощью газоанализаторов, принцип работы которых основан на линейноколористическом методе анализа.

Качественный и количественный анализ может одновременно проводиться на масс-спектрометрах с разделением ионов по времени пролета.