Погода интересует всех

„Помойные ведра"

Ежегодно человечество сжигает миллиарды тонн угля и нефти. Около 70 % этого количества используется на тепловых электростанциях для выработки электроэнергии. Остальная часть расходуется в химической промышленности, а также на бытовые нужды (отопление и т. п.). Отработанные газы и летучие частицы, выбрасываемые в атмосферу, сильно загрязняют воздух. Это загрязнение в последние годы становится серьезной опасностью для людей, проживающих в промышленных районах. В течение 50 лет различные организации изучают вопросы очистки и улучшения состава воздуха, тем не менее загрязнение атмосферы еще не уменьшилось.

За последние полвека атмосферная пыль превратилась в один из важных метеорологических элементов, так как стала ясна ее роль во многих явлениях и процессах, изучаемых прикладной метеорологией, особенно медицинской, сельскохозяйственной и технической.

Частицы золы и дыма, попадающие в атмосферу из труб промышленных предприятий, а также частицы двуокиси серы (SO₂), окиси азота (NO), углекислоты (СО₂), окиси углерода (СО) и др. переносятся воздушными течениями на сотни километров. Только в одной Англии в воздух ежегодно выбрасывается 500 000 т золы и 2 300 000 т частиц дыма.

Рассмотрим прежде всего, что происходит в атмосфере под действием поступающих в нее примесей. Отработанные газы, распространившись в атмосфере, образуют здесь мутную среду[36]. При наличии в атмосфере примесей увеличивается поглощение солнечной радиации и, следовательно, уменьшается доля радиации, доходящей до земной поверхности. В некоторых промышленных городах, например в Лондоне, эта потеря солнечной радиации в сумме за год эквивалентна среднему приходу радиации за месяц. Атмосферные примеси избирательно поглощают радиацию разных длин волн. Наиболее сильно поглощается коротковолновая радиация. Над Лондоном при устойчивом состоянии атмосферы, когда отработанные газы рассеиваются очень медленно, поглощается до 98 % поступающей в атмосферу ультрафиолетовой радиации.

Статистика однозначно указывает на рост смертности вблизи источников загрязнения атмосферы. Исследование различных жилищ показало, что смертность среди живущих в нижних этажах зданий больше, чем в верхних. Во время сильного лондонского тумана в 1952 г. смертность за одну неделю в 9 раз превысила норму.

Увеличение смертности в жилищах, которые расположены в нижних этажах зданий, да еще выходят окнами на пыльные улицы, объясняется, конечно, не только недостатком ультрафиолетовой радиации. Дефицит ультрафиолетовой радиации составляет лишь одну сторону вредного влияния городского климата на организм человека. Рахит как типичная болезнь промышленных городов также имеет своей причиной главным образом неблагоприятные микроклиматические условия.

При поглощении солнечных лучей частицами атмосферных примесей воздух нагревается и увеличивается противоизлучение атмосферы. При этом возникает неприятное ощущение духоты; и без того жаркие летние дни становятся еще более тяжелыми для городского населения.

Примеси, взвешенные в воздухе, способствуют также конденсации водяного пара, содержащегося в атмосфере. Пылинки и частицы дыма являются ядрами конденсации. Вблизи источников дыма водяной пар конденсируется даже при относительной влажности воздуха менее 100 % и возникают весьма распространенные промышленные (городские) туманы. При въезде во многие города водителей автотранспорта встречают щиты с предупреждающей надписью: «Внимание! Городской туман!». В Лондоне в зимнее время года при антициклоническом характере погоды туманы в отдельные дни совершенно парализуют работу городского транспорта. Нередко прекращаются даже занятия в школах, так как, несмотря на электрическое освещение в классах, школьники не видят своих учителей[37].

Опасность, которую несут с собой «классические» виды атмосферных загрязнений — SO₂, СО₂, СО и другие газы, — невелика по сравнению с опасностью от выхлопных газов автомашин. Наиболее опасен поступающий при этом в атмосферу угарный газ (окись углерода), так как его сродство с гемоглобином крови в 300 раз больше, чем с кислородом. Гемоглобин, являющийся носителем кислорода в крови человека, начинает вместо кислорода соединяться с угарным газом. Снабжение клеток организма кислородом нарушается, в результате чего возникает тяжелое заболевание, а при большой концентрации угарного газа возможна даже смерть. Измерения на улицах городов Рурской области показали, что концентрация угарного газа здесь достигает иногда 0,03 % (по объему). На шахтах при такой же концентрации вредных газов горняки применяют приборы для искусственного дыхания.

Однако углеводороды, поступающие в атмосферу с выхлопными газами, еще более опасны, чем угарный газ, ибо под воздействием дневного света они образуют озониды, т. е. газы, содержащие озон (О₃). Они в тысячу раз более ядовиты, чем угарный газ. В Лос-Анжелесе, третьем по величине городе США, борьба против загрязнения воздуха озонидами стала очень острой проблемой. В городе 4 миллиона жителей и 2,5 миллиона автомобилей. Кроме выхлопных газов здесь распространены еще два источника атмосферных загрязнений. Это дым, который образуется при неполном сжигании домашних отбросов, и отходы производства нефтеочистительных предприятий. Все эти газы и дымы образуют над городом завесу, которую называют «смог» (от английских слов smoke (дым) и fog (туман).

Буквально каждый второй день смог раздражает слизистую оболочку глаз жителей города. В результате глаза их начинают слезиться. Сильно повреждается и растительный покров земли. По степени повреждения растений в разных местах можно судить об особенностях пространственного распределения вредных газов в атмосфере. Когда при антициклоническом характере погоды город слабо вентилируется и содержание озонидов в воздухе становится недопустимо высоким, дается первый сигнал тревоги, по которому население обязано погасить все домашние печи для сжигания отходов. В случае дальнейшего накопления озонидов прекращается движение автотранспорта. Некоторые американские фирмы разработали устройства, монтируемые на выхлопных трубах автомашин и перехватывающие ядовитые газы. Однако такие устройства уменьшают мощность автомобильных моторов. Поэтому естественно, что владельцы автомобилей протестуют против введения в Лос-Анжелесе закона об обязательной установке газоочистительных устройств.

Вредное действие дыма в городах и в сельской местности.

Наряду с газами, раздражающими слизистую оболочку (SO₂ и SO₃) и вредными для крови человека (СО₂, СО и NO), серьезную опасность для населения промышленных городов представляют твердые атмосферные примеси. Крупные пылинки создают перегрузку дыхательных путей и, в частности, носоглотки, а мелкая пыль, неотфильтрованная верхними дыхательными путями, проникнув в легкие, может стать причиной различных болезней. Наряду с воспалением слизистой оболочки и астматическими явлениями увеличивается и угроза инфекционных заболеваний, так как пылинки являются одновременно и носителями бактерий. Наконец, запыленный воздух является причиной слишком поверхностного нездорового дыхания.

Для полноты картины следует упомянуть о существовании и таких видов промышленной пыли, которые полезны для здоровья человека. Это, например, известковая и гипсовая пыль. Однако по сравнению с количеством вредных атмосферных примесей эта «полезная» пыль не играет заметной роли.

Загрязнение атмосферы распространяется не только на район, непосредственно примыкающий к источнику этого загрязнения. Даже на расстоянии до 50 км можно обнаружить губительное действие дыма и ядовитых газов на растительный покров. В США ущерб, ежегодно наносимый вредными дымами лишь сельскому хозяйству, исчисляется в 0,5 миллиона долларов. Повреждения растений состоят прежде всего в ожогах листвы. Следствием этого является уменьшение ассимилирующей способности листьев. Листья преждевременно вянут, рост плодов замедляется, а вкус их становится неприятным. Уменьшение урожайности сопровождается прогрессирующим ухудшением свойств почвы. Вредные следствия загрязнения атмосферы являются предметом изучения на протяжении ряда последних десятилетий.

Проблема борьбы с атмосферной пылью является и технической, и метеорологической проблемой. Промышленные предприятия — главные поставщики отработанных газов, а атмосферные условия определяют характер их распространения. Рассмотрим сначала, какие меры для уменьшения загрязнения атмосферы могут предпринять поставщики примесей. Это проблема чисто техническая. Следует прежде всего добиться более полного сжигания топлива на промышленных предприятиях, чтобы уменьшить количество золы, пепла и сажи в выбрасываемых производством дымах и газах. В Англии с 1905 г. существует закон, то которому каждый, кто допускает неполное сжигание топлива в своей печи, подвергается штрафу. Этот закон известен под названием «билля о чистом воздухе».

Кроме того, в промышленности можно принять меры к тому, чтобы связывать некоторую часть золы, выбрасываемой вместе с отработанными газами. Это особенно важно потому, что при наиболее распространенном в промышленности способе сжигания топлива вблизи стенок топки 25 % топлива вылетает в трубу в виде золы. При сжигании же предварительно распыляемого топлива эта доля возрастает до 80 %. При таких условиях на каждый квадратный километр местности ежегодно оседает 50 т золы.

Несмотря на то что мощные фильтры для улавливания пыли перехватывают только золу и пепел, но пропускают дымы и газы, установка фильтров все же имеет очень большое значение для очистки воздуха. Уже созданы и установки для улавливания дымов и ядовитых газов путем пропускания их через некоторые химически активные жидкости.

С точки зрения атмосферно-гигиенических условий лучшим способом является сжигание топлива в топках с жидким шлакоудалением. В этом случае зола связывается еще в самой топке. Зола бурого угля содержит значительное количество извести, которая может быть затем переработана в цемент, камень для кладки, газобетон, искусственные удобрения и другие материалы. Правда, коэффициент полезного действия топок при таком сжигании топлива меньше, чем при других способах, так как удаление золы и пепла с жидкостью, пропускаемой через топку, связано с большой теплопотерей и весьма трудоемким процессом. Отходные газы, возникающие в таких топках, настолько сильно охлаждаются при соприкосновении с активной жидкостью, что после выхода из трубы оседают на подстилающую поверхность в непосредственной близости. Следовательно, при применении топок с жидким шлакоудалением загрязняется в значительной степени только местность, непосредственно примыкающая к источнику загрязнения. Поэтому следует добиваться широкого применения таких топок, особенно в крупных городах.

Метеорологические службы многих стран содержат сеть станций, на которых измеряется количество примесей в атмосфере, ведется контроль за его изменением и распространением примесей. Материалы о распределении дымов и вредных газов составляют основу при выборе места строительства новых городов. Очевидно, что строительство санаториев, больниц, парков, детских площадок и тому подобных учреждений следует по возможности вести на наветренной стороне источников атмосферного загрязнения. Понятно также, что перед выбором мест для новых промышленных районов и городов каждый раз должен проводиться детальный и точный анализ местных климатических условий. В этом случае метеорология является помощником и участником планирования строительства.

Для городского микроклимата наряду с загрязнением характерно повышение температуры воздуха по сравнению с окрестностями. Приведем некоторые примеры:

Нью-Йорк (Джерси-Сити) на 1,83° теплее окрестностей

Будапешт…….„0,70

Баку………„0,49

Из этих данных видно, что большинство крупных городов имеет нездоровый климат. Увеличение температуры воздуха в городе по сравнению с окрестностями является прежде всего следствием плохого проветривания городских кварталов. Высокие дома, разделяемые лишь узкими улицами, препятствуют нормальному обмену воздуха. Воздух, застаивающийся над крышами городских строений, может сильно перегреваться. Слабое перемешивание приводит также к накоплению дыма и отработанных газов в нижнем слое атмосферы. В некоторых странах созданы атласы географического распределения загрязнения атмосферы. Однако их приходится все время перерабатывать, так как развитие промышленности ведет к непрерывному изменению условий загрязнения разных районов. Для более полного анализа действия источников атмосферных загрязнений были предприняты многочисленные экспериментальные исследования. Так, например, к газам, выделяющимся из труб, подмешивали диато-меевую пыль (диатомеи — водоросли), которая соединялась с частичками золы и переносилась по воздуху. После механического и химического анализа проб пыли, собранных в различных пунктах, лежащих вокруг исследуемой трубы, можно было обнаружить в ней подмешанные частицы и определить размеры области, в пределах которой распространялись примеси, выбрасываемые данной трубой.

Проблема борьбы с загрязнением атмосферы вредными примесями не может быть решена ни единичным предприятием, ни отдельным исследователем. Переносчик загрязнений, т. е. сама атмосфера, может в течение нескольких часов распространить их на сотни километров. Поэтому вредному влиянию загрязнения атмосферы подвергаются не только те, кто ее загрязнил, но и миллионы других людей. Значит, борьба за чистоту воздушного бассейна должна вестись как в национальных, так и в международных масштабах. Должна расти уверенность в том, что атмосфера не может более служить «помойным ведром» для различных вредных примесей и отбросов. Рабочий, занятый на тяжелых работах, ежедневно потребляет с пищей около 4000 калорий, что соответствует примерно 1 кг сахара. Он потребляет также около 1,5 л воды. Но воздуха ему нужно 10 000 л. Мы всегда требуем здоровой пищи и чистой питьевой воды. Но теперь настало время требовать здорового воздуха.

В старых городах можно лишь незначительно воздействовать на микроклимат, так как расположение жилых и промышленных кварталов не позволяет существенно изменить вентиляцию. Улучшение городского микроклимата возможно здесь только техническим путем, обеспечивающим уменьшение загрязнения воздуха. Решение этой проблемы должны начать в первую очередь промышленные предприятия.

Более благоприятные возможности появляются при строительстве новых городов или городских кварталов. Используя научные данные об особенностях городского микроклимата еще на стадии проектирования, можно учесть местные условия и оценить изменения, которые произойдут в результате строительства города.

Климат города имеет огромное значение для здоровья его населения. С увеличением количества пыли в городском воздухе увеличивается число ядер конденсации. Концентрация пыли и ядер конденсации в городе в основном определяется режимом воздушных течений. Характеристикой городского климата является степень вентиляции в городе. Поэтому при строительстве новых городов или городских кварталов особенно важно знать господствующее направление ветра. Промышленные предприятия, являющиеся источником загрязнения атмосферы, должны, как правило, располагаться с подветренной стороны жилых кварталов. Однако при строительстве мелких объектов тоже необходимо учитывать метеорологические условия. Так, при сооружении детской площадки следует учитывать одни особенности местности, а при строительстве парка для взрослых — другие. Местность, на которой оборудуется детская площадка, должна характеризоваться лишь слабым движением приземного воздуха, т. е. отсутствием сильного ветра. Поэтому вокруг площадки следует возвести забор или живую изгородь, чтобы обеспечить достаточную ветровую защиту. Вблизи живой изгороди почва и приземный слой воздуха нагреваются значительно быстрее, чем на открытом месте. В таком микроклимате дети будут чувствовать себя очень хорошо. Зато парк для взрослых должен, наоборот, хорошо продуваться, чтобы не застаивались выхлопные газы автомашин. Тем не менее выгодно обнести такой парк невысокой живой изгородью. Она не будет существенно уменьшать продуваемость и в то же время будет задерживать пыль, поднимаемую проезжающими мимо машинами.

Каким образом можно учесть все эти положения в градостроительстве, мы наглядно видим на примере типовых городов, строящихся в социалистических странах. Здесь план строительства города не связан с земельными спекуляциями или с наживой, как это имеет место в городах капиталистических стран. В качестве примера достаточно указать хотя бы на особенности городского климата в Волгограде, Баку или в Эйзенхюттенштадте.