Лекция 4

Лекция 7

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ И ОПТИМИЗАЦИЯ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ.

Понятие загрязнения среды. Загрязнение среды - это внесение в ту или иную среду, не свойственных ей компонентов или структурных изменений. Загрязнителем может быть любой физический агент, химическое вещество и биологический вид, попадающие в окружающую среду или возникающие в ней в количествах, выходящих за рамки своей обычной концентрации, предельных количествах, выходящих за рамки своей обычной концентрации, предельных естественных колебаний или среднего природного фона в рассматриваемое время. Основным показателем, характеризующим воздействие загрязняющих веществ на окружающую природную среду, являются предельно допустимая концентрация (ПДК).

Загрязнения окружающей среды подразделяются на:

• природные, вызванные какими-либо естественными явлениями, обычно катастрофическими (наводнения, извержения вулканов, селевые потоки и т.п.);

• антропогенные, возникающие в результате деятельности людей.

Среди антропогенных выделяют следующие загрязнения:

• биологическое - случайное или в результате деятельности человека;

• микробиологическое (микробное) - появление необычно большого количества микробов, связанное с массовым их распространением на антропогенных субстратах или средах, измененных в ходе хозяйственной деятельности человека;

• механическое - засорение среды агентами, оказывающими механическое воздействие без физико-химических последствий;

• химическое - изменение естественных химических свойств среды, в результате которого повышается или понижается среднемноголетнее колебание количества каких-либо веществ за рассматриваемый период времени, или проникновение в среду веществ, нормально отсутствующих в ней или находящихся в концентрациях, превышающих ПДК;

• физическое - изменение естественного физического состояния среды. Последнее подразделяется на:

• тепловое (термальное), возникающее в результате повышения температуры среды главным образом в связи с промышленными выбросами нагретого воздуха, воды и отходящих газов;

• световое - нарушение естественной освещенности местности в результате воздействия искусственных источников света, приводящее к аномалиям в жизни растений и животных;

• шумовое, образующееся в результате увеличения интенсивности и повторяемости шума сверх природного уровня;

• электромагнитное, появляющееся в результате изменения электромагнитных свойств среды (от линий электропередачи, радио и телевидения, работы некоторых промышленных установок и т.п.), приводящее к глобальным и местным геофизическим аномалиям и изменениям в тонких биологических структурах;

• радиоактивное, связанное с повышением естественного уровня содержания в среде радиоактивных веществ.

Загрязняющие природную среду вещества подразделяются по их агрегатному состоянию на четыре класса: твердые, жидкие, газообразные и смешанные.

Воздействие промышленных предприятий. Город концентрирует на своей территории значительное количество разнооб­разных техногенных объектов, которые являются источником загрязнения возду­ха, водных источников, почв, растительности, а также причиной ухудшения здо­ровья людей, проживающих в нем. Среди многих источников загрязнения особое место занимают промышленные предприятия, в особенности круп­ные промышленные предприятия перерабатывающей промышленности, относя­щиеся к типу крупнотоннажных как по объему выпускаемой продукции, так и по объему вредных выбросов. К ним можно отнести предприятия по выпуску чер­ных и цветных металлов, нефтеперерабатывающие, химии органического синте­за, целлюлозно-бумажные. Из общего объема промышленных выбросов в атмо­сферу приходится около 80%, а их доля в объеме сбрасываемых сточных вод со­ставляет почти 90%. 

Перерабатывающая промышленность насчитывает несколь­ко десятков отраслей, каждая из которых имеет свои технологические особеннос­ти, специфические, характерные только для нее промышленные выбросы. Пред­приятия отрасли производят особо опасные вещества, представляющие угрозу, как природе, так и здоровью населения. Среди них особое место занимают хлорорганичесике пестициды, полихлорбифенилы, диоксины, хлорфторуглероды, тяжелые металлы и их соединения, и ряд других поллютантов.

Металлургический комплекс является одним из ведущих в стране, он включа­ет в свой состав отрасли черной и цветной металлургии. По экспертным оценкам отходы предприятия черной металлургии превышают объем выпуска черных металлов в 2-4 раза. Предприятия цветной металлургии являются источниками поступления в окружающую среду раз­личных канцерогенных веществ, тяжелых металлов и шлаков.

Основной продукцией предприятия нефтеперерабатывающей промышленности  являются горючие и смазочные матери­алы, битумы, электродный кокс, ароматические углеводороды. Основными загрязняющими веществами, выбрасываемыми в атмосферу НПЗ, являются углеводороды, диоксид серы, оксиды углерода и азота.

Химическая промышленность представлена большим многообразием произ­водств, технологий, использованного сырья. При индивидуальности воздействия каждого хими­ческого предприятия можно выделить некоторые общие особенности, характер­ные для двух основных групп химической промышленности - неорганической химии и химии органического синтеза. Для производства неогранической химии можно выделить три основных загрязнителя: оксиды серы,  азоты, взвешенные частицы. Основными выбросами производств органической химии являются углеводо­роды и оксиды углерода.

Машиностроительные предприятия размещаются практически в каждом про­мышленном центре. В одном случае это группа различных по специализации машиностроительных производств, в других - единичные предприятия.

Предприятия пищевой промышленности также имеются практически во всех городах, поэтому так важно знать особенности их воздействия на окружающую среду. Технологические процессы различных производств пищевой промышлен­ности связаны с переработкой продуктов растительного и животного происхож­дения, что существенно меняет характер выбросов, отличает их от большинства отраслей перерабатывающей промышленности. Сточные воды, сбрасываемые поверхностные водные объекты, являются высококонцентрированными по за­грязняющим в веществам и содержат органические вещества, сульфаты, фосфаты, нитраты, щелочи и кислоты. В сточные воды поступают поваренная соль, мою­щие и дезинфицирующие вещества, болезнетворные микроорганизмы. В атмосферный воздух от предприятий пищевой промышленности поступа­ют загрязняющие вещества от технологических процессов, сопровождаемых выб­росами сильно пахнущих компонентов, сухих частиц животного и растительного происхождения, канцерогенных веществ.

Важным источником твердых загрязняющих веществ является производство строительных материалов, особенно цементные заводы, известковые печи, уста­новки по производству магнезита, печи обжига кирпича. Твердые загрязнения от цементных заводов и известковых печей по химическому составу соответствуют составу сырьевых материалов, они содержат известняк, известь, цементный клин­кер, шлак.

Промышленные предприятия оказывают воздействие на все компоненты при­родной среды - атмосферу, гидросферу, почвы, растительность, животный мир и, конечно, на здоровье человека.

Воздействие энергетики. Советский Союз создал один из крупнейших в мире топливно-энергетических комплексов (ТЭК). Россия играла в нем решающую роль, поскольку основ­ные топливные ресурсы располагались на ее территории: на десятой части гло­бальной площади суши сосредоточено 45% мировых запасов природного газа, 12% нефти, 23% угля и 14% урана.

Будучи одним из самых важных в российской экономике, энергетический сек­тор в то же время является крупнейшим загрязнителем окружающей среды:

- предприятия ТЭКа выбрасывают в атмосферу почти половину всех вредных веществ, электроэнергетика занимает первое место среди всех отраслей хозяй­ственного комплекса страны по объему загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух от стационарных источников и до 70% общего объема пар­никовых газов;

- АЭС выбрасывают в атмосферу более 250 видов загрязнителей, как радио­активных, так и химических;

- добывающие отрасли ТЭКа несут ответственность за 70% земель, нарушен­ных в результате добычи полезных ископаемых;

- электроэнергетика потребляет две трети свежей воды, идущей на нужды про­мышленности, и 20% всего объема водопотребления в стране;

- в результате строительства гидроузлов большой мощности было затоплено 4,5 млн. га земли, по большей части плодородных сельскохозяйственных и по­крытых лесами;

- по официальным данным, ежегодно на землю проливается около 7% добы­ваемой нефти (около 17-20 млн. т), что помимо многомиллионных убытков нано­сит ни с чем несравнимый ущерб биоразнообразию уникальных северных ланд­шафтов в условиях вечной мерзлоты.

На долю ТЭС приходится около 70% мощностей и около 27% валового выброса загрязняющих веществ в атмосферу стационарными источниками и бо­лее 90% - в водные объекты.  В среднем по отрасли структура выбросов выглядит следующим образом: пыль - 31%, диоксид серы - 42%, окислы азота - 24%.

Теплоэлектростанции, использующие в качестве топлива каменный уголь, выбрасывают наибольшее количество и наибольший спектр вредных веществ.

Нефть слабо используется как топливо на ТЭС ввиду другого ее применения (в химической промышленности) и необходимости на НПЗ выделения из нее ма­зута.

Природный газ - экологически наиболее чистое топливо, что обусловило его лидерство в употреблении как топлива для ТЭС. К тому же запасы газа значи­тельней, чем нефти, и ТЭС на природном газе имеют большую свободу размеще­ния.

Быстро растущие потребности в электроэнергии, трудности, связанные с на­ращиванием производства электроэнергии на тепловых станциях вызвали необ­ходимость создания атомной энергетики. Для многих стран, особенно не имею­щих собственных топливных ресурсов, определяющим стало развитие ядерной энергетики. Немаловажное значение в развитии ядерной энергетики имел и эко­логический фактор - необходимость сокращения все нарастающих выбросов на предприятиях тепловой энергетики.

В настоящее время в России действует более 30 реакторов АЭС с установленной мощностью 22,2 ГВт. Доля ядерной энергетики в производстве энергии составля­ет 14%, а в общем энергобалансе - примерно 3%. Воздействие самих АЭС на окружающую среду относи­тельно невелико: в атмосферу попадает небольшое количество летучих веществ и аэрозолей (строго нормированное по ПДВ) - это тритий, радиоактивные изото­пы ксенона, криптона, йода, осколки деления ядер, продукты активации. Газовые сбросы в атмосферу предварительно очищаются от радионуклидов. Объемы жидких отходов, образующихся на АЭС, могут достигать до 100 тыс. м³/год на энергоблок, а  объем твердых отходов ежегодно достига­ет на АЭС 2000-3000 м³. Основным видом твердых отходов является отработан­ное топливо. При работе АЭС происходит сильное тепловое загрязнение поверхностных вод, что вызвано технологическими особенностями. Сбрасываемые воды являются условно чистыми, но приводят к увеличению тем­пературы водоема, что в свою очередь приводит к гибели живых организмов, уменьшению содержания кислорода, увеличению скорости воспроизводства орга­нического вещества. Уровень экологической опасности для водоемов наиболее высок для крайних северных и южных широт. Города или поселки го­родского типа всегда создаются в некотором отдалении от АЭС, поэтому прямое воздействие на население ограничено.

Гидроэлектроэнергетика. ГЭС в отличие от рассмотренных типов станций не загрязняют ни воздуш­ный, ни водный бассейны. С одной стороны, ГЭС - один из самых экологически чистых способов производства энергии. Но с другой - водохранилище изменяет берега, усиливает воздействие на береговую линию, усиливает эрозию, подтопле­ние территории, изменяет гидрологический режим. Площадь некоторых водохра­нилищ столь велика, что они затопили части городов или даже город целиком (Молога).

Крупные гидроэнергетические сооружения в потенциале несут в себе опас­ность крупных катастроф. Ежегодно в мире происходит более трех тысяч аварий на различных плотинах, из них каждая седьмая - в странах СНГ. При аварийном разрушении плотины возникает так называемая волна прорыва, которая затапли­вает огромные территории и приносит большой материальный и экологический ущерб. Критерий остроты, масштабов последствий зависит от высоты волны про­рыва, от того, насколько она превышает максимальную высоту в створе плотины, а также от времени добегания гребня волны прорыва. Особенно большая потен­циальная опасность существует для рек, на которых сооружены каскады гидро­электростанций.

Таким образом, энергетика является одним из самых значимых источников антропогенного воздействия на территории большинства городов. Эта отрасль загрязняет атмосферу, водные источники, почвы, а также является одним из са­мых крупных потребителей топливных и водных ресурсов.

Отходы и проблема их утилизации в городах. Производственная и бытовая деятельность человека неминуемо связана с образованием твердых отходов. Если газообразные и жидкие отходы сравнительно быстро поглощаются природной средой, то ассимиляция твердых отходов длится десятки и сотни лет. Места складирования отходов занимают громадные территории. Проблема отходов - это проблема больших городов, и чем больше город, тем эта проблема острее. Город с населением в 1 млн. жителей ежегодно производит и соответственно накапливает на своей территории около 3,5 млн. т твердых и концентрированных отходов.

Отходы - неиспользуемые для производства данной продукции отдельные компоненты сырья или возникающие в ходе технологических процессов вещества и энергия, не подвергающиеся утилизации в данном производстве. Отходы одного производства могут служить сырьем для другого.

Отходы подразделяются на:

бытовые (коммунальные) - твердые и жидкие отходы, не утилизируемые в быту, образующиеся в результате жизнедеятельности людей и амортизации предметов быта;

промышленные - остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства;

сельскохозяйственные - отходы, образующиеся в ходе сельскохозяйственного производства;

строительные - отходы, образующиеся в процессе строительства зданий, сооружений (в том числе дорог и других коммуникаций) и производстве строительных материалов;

потребления - изделия и машины, утратившие свои потребительские свойства в результате физического или морального износа;

радиоактивные - неиспользуемые прямые и косвенные радиоактивные вещества и материалы, образующиеся при работе ядерных реакторов, при производстве и применении радиоактивных изотопов.

Отходы промышленного и сельскохозяйственного производства называются также производственными отходами. Они могут быть токсичными, т.е. способными вызывать отравление или иное поражение живых существ, и нетоксичными.

До эры агломераций утилизация отходов была облегчена благодаря всасывающей способности окружающей среды: земли и воды. Крестьяне, отправляя свою продукцию с поля сразу к столу, обходясь без переработки, транспортировки, упаковки, рекламы и торговой сети, привносили мало отходов. Овощные очистки и подобные отходы скармливались скоту или использовались как удобрение почвы для урожая будущего года. Передвижение в города привело к совершенно иной потребительской структуре. Продукцию стали обменивать, а значит, упаковывать для большего удобства.

В настоящее время городские жители выбрасывают в день огромное количество разнообразного хлама, который содержит металлы, стеклянные контейнеры, макулатуру, пластик и пищевые отходы. Существуют различные способы сбора ТБО в пределах города:

Валовый сбор - сбор ТБО без разделения на отдельные составляющие. Планово-регулярная организация сбора и удаления ТБО предусматривает вывоз отходов из домовладений с установленной периодичностью. Периодичность удаления ТБО устанавливается санитарными службами исходя из местных условий в соответствии с действующими правилами содержания территории населенных мест.

Тип и емкость применяемых мусоросборников зависит от количества накапливающихся отходов, типа и этажности застройки, способа погрузки и выгрузки ТБО. В малоэтажной застройке все ТБО собирают в мусоросборники. Затем вручную или механизированно загружают в кузов мусоровоза. Для многоэтажных или группы малоэтажных домов устанавливают стандартный контейнер на колесиках, отходы из которого механизированным способом выгружают в мусоровоз. В местах большого скопления ТБО устанавливают съемные контейнеры-кузова.

В малоэтажной застройке для валового сбора ТБО используются бачки емкостью 70 дм³, 110-120 дм³ и 210-220 дм³. В индивидуальной застройке применяются бачки меньшей емкости, например, по 35 дм³. К приходу мусоровоза бачки выставляются населением к проезжей части.

Бачки изготавливают из листовой стали, алюминия, пластмасс. Наиболее предпочтительными являются бачки из пластмасс. Масса и стоимость таких бачков сравнительно невысока, срок службы в 2-3 раза больше стальных и составляет 5-6 лет. Пластмассовые бачки удобны в эксплуатации, имеют хороший внешний вид. Влажные отходы к их стенкам не прилипают и не примерзают, чем облегчается их мойка и дезинфекция. При использовании пластмассовых сборников необходимо соблюдать противопожарные меры.

В ряде стран используют сборники одноразового пользования - бумажные, картонные или пластмассовые, что исключает операцию перегрузки и минимизирует контакт обслуживающего персонала с отходами. Емкость одноразовых сборников колеблется в пределах 70-200 дм³. Такие сборники устанавливаются на специальные контейнеры определенных размеров, соответствующих загрузочному устройству мусоровозов.

В зданиях повышенной этажности устраиваются мусоропроводы различной конструкции. Обычно они состоят из вертикального ствола, отводов с приемными устройствами, камер для сбора ТБО и вентиляционного канала. Ствол мусоропровода представляет собой трубу диаметров 400-600 мм, изготовленную из асбоцемента, бетона или стали с гладкой внутренней поверхностью. Стальные трубы должны иметь вибропоглощающее покрытие на внутренней поверхности. Загрузочные клапаны должны предотвращать поступление газов из мусоропровода при закрытом положении, а также обеспечивать защиту от шума. Вход в мусоросборную камеру, располагаемую, как правило, в подвале или на первом этаже здания, изолируется от входа в жилище. Клапаны изготавливают из листовой стали, покрытой антикоррозионной краской. Камера оборудуется водопроводом и канализацией. Ревизионные отверстия для чистки, дезинфекции и дезодорации ствола мусоропроводов обычно устраивают в верхней его части.

В последние годы разработаны другие способы удаления ТБО. Для крупнопанельных многоэтажных зданий применяют конструкции блоков, включающие элементы мусоропровода. В ряде случаев применяют систему, при которой ТБО по коридорам на тележках доставляют к подъемным устройствам, подающих их к камерам-мусоросборникам. Такие системы удаления отходов создаются в медицинских учреждениях, гостиницах, общежитиях.

Раздельный сбор. Раздельная, или селективная, система сбора отдельных составляющих ТБО обеспечивает получение относительно чистых вторичных ресурсов от населения и уменьшение количества вывозимых отходов. Эта система требует от населения сознательного подхода к удалению ТБО, увеличения числа обслуживающего персонала, тары, спецтранспорта для вывоза каждого вида вторсырья. Эти дополнительные расходы вполне окупаются за счет утилизации вторичных ресурсов.

В основу этой технологии положен принцип сбора населением ТБО в отдельные емкости (контейнеры или мешки) для различных видов отходов. Указанные емкости располагают как в домашних условиях, так и в подъездах или около домов. В Германии, например, для сбора ТБО используют два вида ящиков, маркируемые разными цветами: зеленые - для макулатуры, металла, стекла, полимеров, ткани, и серые, куда помещаются остальные отходы.

Другим вариантом технологии селективного сбора является организация передвижных установок, включающих несколько видов контейнеров. Движение этих установок осуществляется по четкому графику, а население снабжено пакетами для отдельных составляющих ТБО. При этом осуществляется экономическое стимулирование за сданные виды вторсырья.

Сбор и удаление крупногабаритных отходов. К крупногабаритным относятся отходы, по габаритам не помещающиеся в стандартные контейнеры.  Крупногабаритные отходы собирают на специальных площадках, расположенных у жилых домов и вывозят по графику или заявке ЖЭО.

Для сбора и транспортировки ТБО применяются мусоровозный транспорт вместимостью от 6 до 60 м³. В труднодоступных местах применяются небольшие мусоровозы вместимостью от 1 до 6 м³. Выпускаются также малые электромусоровозы, которые могут работать без подзарядки в течение смены. С малых мусоровозов отходы перегружаются в большегрузный транспорт для вывоза к местам обезвреживания.

С ростом городов места обезвреживания ТБО все более отдаляются, увеличивается соответственно и  стоимость транспортировки отходов. Для перевозки на дальние расстояния применяют в основном автомобильный транспорт, реже - железнодорожный и водный. Весьма перспективным является использование сети городского электротранспорта с вывозом ТБО в ночное время.

Мусоровозы разгружаются в бункер-накопитель, из которого отходы поступают в уплотняющие устройства, которые при помощи возвратно-поступательных движений запрессовывают ТБО в большегрузные транспортные средства для их дальнейшей перевозки. Все это происходит на Мусороперегрузочных станциях.

При разработке совместимой с окружающей средой системы переработки отходов ставятся следующие (по порядку важности) задачи:

1) снижение количества отходов уже в процессе производства продукции;

2) уменьшение отходов за счет их сортировки при сборе;

3) широкое вторичное использование материалов, полученных из отходов;

4) удаление остающихся после переработки отходов с минимальным риском для окружающей среды и здоровья человека.

В разных городах используются различные технологии переработки отходов. Если в ряде городов стараются применить все известные технологии, то во всех остальных городах отходы попросту складируются, что во многом связано с нехваткой финансирования - полный комплекс по утилизации любых отходов требует больших капиталовложений.

В настоящее время известно более 20 основных методов обезвреживания отходов, по каждому из которых имеется от 5 до 10 технологических схем, способов переработки и типов сооружений. Классификация методов обезвреживания отходов по технологическому принципу позволяет выделить биологические, термические, химические, механические и смешанные (комбинированные) способы переработки ТБО. Выбор метода обезвреживания ТБО в конкретном городе зависит от местных условий и осуществляется на базе технико-экономического сравнения вариантов с обязательным учетом требований санитарно-гигиенических норм.

Основные виды утилизации отходов: складирование; сжигание; компостирование (неприменимо для отходов, содержащих токсичные вещества); пиролиз.

Среди технологий переработки отходов практическое значение имеют: захоронение на специально оборудованных полигонах; сортировка отходов с выделением вторичного сырья и компостированием органической фракции; сжигание; химическая нейтрализация. В городах и городских агломерациях в основном применяют первые три технологии, но, к сожалению, пока преобладает первая (около 90% отходов до сих пор закапывается).

В России 97% всего объема ТБО складируется на полигонах, 2% - сжигается и 1% - компостируется. Подобное соотношение наблюдается и в других развитых странах, однако в некоторых (Франция, Япония) существенно увеличивается доля сжигаемого мусора на территориях специальных заводов. Впервые мусорные печи были систематически использованы в Нотингеме (Англия) в 1874 г. Сжигание сократило объем мусора на 70-90% в зависимости от состава, поэтому оно нашло применение по обе стороны Атлантики. Густонаселенные и наиболее значимые города вскоре внедрили экспериментальные печи. Теплоту, выделяемую при сжигании мусора, стали использовать для получения электрической энергии.

Между тем ликвидация бытовых отходов, прежде всего городских, путем сжигания существенно ограничена во многих странах, так как эта технология грозит выбросами высокотоксичных соединений - диоксинов, фуранов и др., которые образуются при сжигании промышленного и городского мусора.

Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, в частности: грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан. Более 70% поверхности Земли занято морями и океанами, что породило миф о том, что они могут бесконечно служить источником обезвреживания и приемником всех видов отходов человеческой деятельности. Однако реальность развенчала эту опасную иллюзию: Мировой океан при всей своей необъятности уязвим, как любая другая природная система. Поэтому дампинг (сброс отходов в море) рассматривается как вынужденная мера, временная дань общества несовершенству технологии.

В 1970-х годах в условиях роста цен на сырье, помимо защиты окружающей среды от загрязнения, возникла необходимость принятия неотложных мер, направленных на энерго- и ресурсосбережение. Именно с этого времени проблема рециклирования (рециклинга) ресурсов (с перспективой создания систем замкнутого производственного цикла) стала актуальна во всем мире. Наиболее перспективным способом ее решения является переработка городских отходов. Получили развитие следующие основные направления в переработке: органическая масса используется для производства удобрений; текстильная и бумажная макулатура - для получения новой бумаги; металлолом направляется в переплавку.

Основными проблемами здесь являются сортировка мусора и разработка технологии его переработки. Экономическая целесообразность способа переработки отходов зависит от стоимости альтернативных методов их утилизации, положения на рынке вторсырья и от затрат на переработку. Долгие годы деятельность по переработке отходов затруднялась из-за того, что существовало мнение, будто любое дело должно приносить прибыль. При этом забывалось, что переработка по сравнению с захоронением и сжиганием - наиболее эффективный способ решения проблемы отходов, так как требует меньше затрат. Кроме того, она позволяет экономить энергию и беречь окружающую среду.

Одним из методов утилизации твердых бытовых отходов является их компостирование. Компостирование – биохимический процесс, предназначенный для преобразования органических твердых отходов в стабильный, подобный гумусу продукт, используемый для улучшения состава почвы. Компостами называют органические удобрения, получаемые в результате разложения растительных и животных остатков микроорганизмами. Для их приготовления используют навоз, навозную жижу и помет птиц в смеси с различными видами торфов, городской мусор, опавшие листья деревьев, солому и др.

Оптимизация городской среды. Обычно вокруг урбанизированных территорий располагаются зеленые зоны. Для мегаполисов они устраиваются по индивидуальным проектам. Зеленые зоны городов выделяются из земель Государственного лесного фонда, расположенных за пределами городской черты, с учетом площади зон санитарной охраны, особо охраняемых природных территорий и др. В зависимости от конкретных климатических, экологических, санитарно-гигиенических условий масштабы зеленых зон допускается изменять в размерах, не превышающих 15%.

Искусственные и естественные зеленые насаждения (парки, скверы и т. п.) являются важным компонентом урбанизированной территории. Зеленые массивы оказывают влияние на климатические условия населенных пунктов: регулируют количество атмосферных осадков; за счет фотосинтеза обогащают атмосферу кислородом; предохраняют городские почвы и земли от ветровой и водной эрозии; положительно влияют на тепловой режим и рекреационную деятельность. По экологическим показателям оптимальным считается соотношение площади крупнейших городов к площади лесопаркового защитного пояса не менее чем 1:5, тогда как в Лондоне, Париже и Вашингтоне это соотношение составляет 1: 10 и выше.

По функциональному назначению зеленые насаждения подразделяют на три группы:

1) общего пользования - общегородские парки культуры и отдыха; районные парки; городские сады; сады жилых районов и микрорайонов; бульвары; лесопарки;

2) ограниченного пользования - зеленые насаждения на жилых территориях микрорайонов и жилых районов; на участках детских садов, школ, спортивных комплексов, учреждений здравоохранения, культурно-просветительных, административных и других учреждений, вузов, техникумов, ПТУ, промышленных предприятий и складов;

3) специального назначения - насаждения на городских улицах и магистралях, территории санитарно-защитных и водоохранных зон; ботанические и зоологические сады; насаждения на территориях питомников, цветочных хозяйств, кладбищ и т. п.

Главными функциями зеленых насаждений современного города являются санитарно-гигиеническая, рекреационная, структурно-планировочная и декоративно-художественная.

Задерживая потоки воздуха, растения адсорбируют содержащиеся в нем аэрозоли и твердые частицы, а также газообразные соединения. Даже сравнительно небольшие участки насаждений, занимающие незначительную часть квартала, снижают в летнее время запыленность городского воздуха на своей территории на 30-40 %.

Зеленые насаждения обусловливают аэрацию городских территорий. Открытые участки городской застройки днем нагреваются сильнее, чем озелененные, что приводит к возникновению восходящих потоков воздуха и к перемещению прохладного воздуха на неозелененные территории. Ночью озелененные участки охлаждаются медленнее, чем оголенная земля и искусственные поверхности, поэтому возникает обратный процесс, способствующий проветриванию зеленых массивов. Вертикальные потоки уносят с собой частицы пыли и газообразные загрязняющие вещества, улучшая санитарно-гигиеническое состояние городских улиц.

Зеленые растения играют огромную роль в обогащении окружающей среды кислородом и поглощении образующегося диоксида углерода. Дерево средней величины за 24 ч восстанавливает столько кислорода, сколько необходимо для дыхания трех человек.

Зеленые насаждения улучшают микроклимат городской территории, предохраняют от чрезмерного перегревания почву, стены зданий, тротуары, создают комфортные условия для отдыха на открытом воздухе.

Зеленые растения повышают ионизацию атмосферного воздуха, уменьшают его бактериальную загрязненность, активно поглощают диоксид углерода, обогащают воздух фитонцидами. В лесном воздухе степень ионизации кислорода в 2-3 раза больше, чем в морском или в воздухе над лугом, и в 5-6 раз больше, чем в городском.

Зеленые насаждения служат довольно эффективной защитой населения от шумовой нагрузки, что в основном определяется характером посадок, породой деревьев и кустарников, строением кроны. Плотные, сомкнутые по вертикали насаждения снижают уровень шума на 15-18 дБ. При прохождении шума через лесополосу его уровень падает пропорционально биомассе насаждений.

Зеленые насаждения могут выполнять функцию ветрозаграждения. Полоса деревьев высотой 10 м, расположенных в 5 рядов, способна ослабить скорость ветра вдвое, причем на расстоянии 60 м.

Зеленые насаждения оказывают эмоционально-психическое воздействие на человека. Природный естественный или искусственный ландшафт активно способствует восстановлению сил, возобновлению подвижного равновесия между организмом и окружающей средой, нарушаемого вследствие болезни, утомления и недостаточного пребывания на свежем воздухе. Природа снимает напряжение, успокаивает. Согласно цветовой теории успокаивающее действие природы состоит в формировании в ней двух цветов - зеленого и синего. Важное значение имеет также своеобразное мягкое лесное освещение, богатство красок, аромат цветов, шелест листьев, пение птиц.

Эстетическую ценность урбанизированных ландшафтов повышают природные и искусственные акватории. Гармоничное сочетание водного зеркала с прибрежной зеленью делает эти уголки природы привлекательными для всех горожан.

При традиционном наземном строительстве в городе отторгается площадь почвенно-растительного слоя; на его месте возникает искусственный объект, который герметично изолирует грунт, исключая существование в нем любой флоры и фауны. С исчезновением почвенно-растительного слоя исключается важнейший этап экологического цикла - усвоение и регенерация естественных отходов (опада, растительных остатков, животных останков и др.). Любые непроницаемые твердые покрытия улиц и площадей благоприятны для транспорта, частично - для людей; но они исключительно негативны в целом для города и его жителей, так как ландшафт перестает выполнять свои естественные функции: происходит нарушение биогеохимических циклов. Это противоречие нужно устранять путем сохранения и восстановления естественных ландшафтов в городе.

Восстановление свойств почв, грунта, грунтовых вод относится к одному из наиболее трудоемких процессов в связи со сложностью технологии удаления загрязнителей из почвы. Восстановление свойств почв может осуществляться на месте их расположения.

Для этого используются: глубокая вспашка и аэрация; микробное восстановление свойств; фитомелиорация; промывка почв на месте; введение в почвы связывающих загрязнения добавок, гумуса, других природных удобрений, микроэлементов. Одним из способов является также невмешательство в процесс естественного долголетнего восстановления свойств. Другой вариант восстановления свойств почв заключается в снятии загрязненного слоя, очистке его в заводских условиях и последующем возврате на место. В этом случае после возврата почвы необходимо искусственное создание в ней микрофлоры и микрофауны.

Среди всех способов восстановления свойств почв наиболее эффективны микробное восстановление и фитомелиорация. Некоторые микроорганизмы способны продуцировать почвенные полимеры и таким образом связывать некоторые загрязнения в почве. Под фитомелиорацией подразумевается улучшение земель путем выращивания травянистой и древесной растительности (облесение, закрепление песков, создание лесополос).

Для восстановления свойств грунтовых вод нужно в процессе очистки грунта и почвенного слоя или после нее устранить все искусственные преграды на пути движения грунтовых вод (подземные стены, фундаменты, уплотненный или закрепленный грунт, бетонные массивы и др.), восстановить рельеф и растительность.

Одновременно должно быть прекращено поступление загрязнителей в грунтовые воды.

Если поверхность земли сильно эродирована, почвенный слой унесен, то восстановление травяного покрова, кустарников и деревьев может представлять сложную проблему, особенно на скальных основаниях. В этом случае можно использовать искусственные почво-дерновые ковры, расстилаемые по любому грунтовому основанию. Эти ковры могут быть выполнены в виде многослойного мата, в котором между верхним и нижним водопроницаемыми синтетическими сетчатыми покрытиями расположен слой естественного грунта с удобрениями и семенами травы, причем наружные сетки периодически прошиты, чтобы мат не развалился. После укрепления матов остается только полить эти ковры или дождаться естественных осадков. Постепенно корни травы проникают в расположенный ниже естественный грунт и закрепляются.

В процессе восстановления состояния водоемов (всех видов текучих и стоячих вод) необходимо восстановить свойства воды, растительного и животного мира, рельефа. Эти компоненты водоемов взаимосвязаны: растительность и животные помогают очистить воду, работая в качестве биофильтров; растительность влияет на рельеф дна, формируя отложения.

Для восстановления чистоты водоемов применяют различные способы. Один из основных - запрещение сброса загрязненных вод в водоем (переход на сниженное водопотребление с замкнутыми циклами или использование глубокой очистки сбрасываемых вод с последующим возвратом их в цикл) и невмешательство в многолетний процесс самовосстановления водоема, т.е. его естественной очистки благодаря выпадению чистых дождей, абсорбции загрязнителей растительностью и животными, разбавлению воды чистыми водами из впадающих рек или ручьев и т. д. Могут быть рекомендованы удаление сильно загрязненного ила и его очистка в заводских условиях или захоронение при невозможности очистки, а также удаление илистых неорганических загрязненных наносов.

Восстановление рельефа и литосферы может быть необходимо после окончания добычи открытым способом различных полезных ископаемых, в случае если образовавшиеся выемки мешают сельскохозяйственному либо какому-то другому освоению территории; визуально загрязняют ландшафт; являются накопителями грунтовых вод. После разработки гор или холмов их восстановление необходимо, например, для возврата прежнего микроклимата территории.

Восстановление рельефа актуально также для береговой зоны с сильной абразией (разрушение берегов волнами, водой) и для выветривающихся склонов гор.