Проблемы Казахстана в сфере экологии

Пути решения проблемы

Оптимально спланированная и продуманная организация транспортных потоков на территории города позволяет существенно уменьшить выбросы от автотранспорта.

Малое количество подземных переходов и большое количество перекрестков, вызывающих скопление машин, работающих на холостом ходу, приводит к резкому увеличению загрязнения воздуха. Развитие транспортной инфраструктуры и совершенствование организации движения на территории города является одним из направлений борьбы за качество атмосферного воздуха.

Для решения проблемы снижения уровня загрязнения атмосферного воздуха автотранспортом целесообразна политика обеспечения максимальной комфортности пользования общественным транспортом при параллельном создании «неудобств» для использования личного автотранспорта.

Развитие городского пассажирского транспорта, в интересах охраны атмосферного воздуха, подразумевает:

- развитие метро (при возможности строительства такового);

- развитие общественного электротранспорта (трамвай, троллейбус, «наземный экспресс», электропоезда, движущиеся пандусы);

- Эксплуатация автобусов и других видов муниципального транспорта с выбросами загрязняющих веществ, соответствующих современным европейским стандартам для автомобилей с бензиновыми и дизельными двигателями;

- Развитие материальной заинтересованности коммерческих предприятий, внедряющих автобусы и другие виды автомобильного транспорта на газовом топливе, нейтрализаторы, фильтры сажи и другие антитоксичные устройства, путем отчислений на реконструкцию и социальные нужды части бюджетных средств города, высвобождающихся в результате уменьшения объемов закупок дизельного топлива и бензина и уменьшения платы за загрязнение окружающей среды;

- Введение льгот по налогам и платежам: для автотранспортных предприятий и индивидуальных владельцев автомобилей, применяющих газовое топливо, нейтрализаторы, фильтры сажи и другие антитоксичные устройства; для городских производителей антитоксичных устройств, включая добавки к топливу; для городских организаций, производящих установку на эксплуатируемые автомобили устройств, повышающих их экологическую безопасность.

- Организация инфраструктуры, позволяющей передвигаться по городу на велосипедах.

- Разработка и внедрение инновационных разработок в области общественного и личного транспорта.

Помимо разобранных выше существуют десятки других технических решений, многие из которых доводятся до опытных образцов. Среди них есть как бесперспективные, например автомобиль с маховиковым аккумулятором, который может хорошо двигаться лишь по идеально ровной и прямой дороге - в противном случае гироскопический эффект маховика будет серьезно мешать управлению, так и достаточно перспективные «гибридные» конструкции. Среди последних весьма любопытна идея грузового троллейбуса с аккумулятором для межлинейных передвижений, реализация которой, при условии совершенствования токоприемников и реконструкции токоприводов, может резко уменьшить загрязнение воздушного бассейна, в особенности в центрах городов. Помимо совершенствования самих средств транспорта серьезный вклад в снижение загазованности атмосферы городов могут внести планировочные мероприятия, мероприятия по совершенствованию управления автомобильными потоками и мероприятия по рационализации перевозок внутри города. Создание в городах единой автоматизированной системы управления перевозками может резко снизить пробег автомобилей в черте города и соответственно уменьшить загрязнение его воздушного бассейна. Результатом загрязнения атмосферы становится такое характерное для множества крупных городов явление, как фотохимический туман (смог) Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят: озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и, в течение не менее суток, повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ. Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота - в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона.

В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами.

В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью. Такие смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.

Характеризуя загрязнение воздушного бассейна города, необходимо упомянуть о том, что оно подвержено заметным колебаниям, вызываемым как погодными условиями, так и режимом работы предприятия и автотранспорта. Как правило, загазованность атмосферы днем больше, чем ночью, зимой больше, чем летом, но и здесь встречаются исключения, связанные, например, с фотохимическим смогом в летнее время или образованием над городом застойных масс загрязненного воздуха в ночное время. Для городов, расположенных в различных климатических зонах и находящихся в специфических ландшафтных условиях, характерны различные типы критических ситуаций, во время которых загазованность атмосферы может достигать критических значений, но во всех случаях они связываются с продолжительной безветренной погодой. Загрязнение атмосферного воздуха является самой серьезной экологической проблемой современного города, оно наносит значительный ущерб здоровью горожан, материально-техническим объектам, расположенным в городе (зданиям, объектам, сооружениям, промышленному и транспортному оборудованию, коммуникациям, промышленной продукции, сырью и полуфабрикатам) и зеленым насаждениям. Многие техногенные вещества, попадающие в воздушную среду городов, являются опасными загрязнителями. Они наносят ущерб здоровью людей, живой природе, материальным ценностям. Некоторые из них в силу длительного существования в атмосфере переносятся на большие расстояния, из-за чего проблема загрязнения превращается из локальной в международную. В основном это касается загрязнений окислами серы и азота. Быстрое накопление этих загрязнителей в атмосфере Северного полушария (годовой прирост 5%) породило такое явление, как кислые и подкисленные осадки. Они подавляют биологическую продуктивность почв и водоемов, особенно тех из них, которые обладают собственной высокой кислотностью. Разберем для примера лишь воздействие загрязнения воздушного бассейна на материально-технические объекты только одним компонентом - сернистым газом, выбрасываемым в атмосферу городов при сжигании топлива.

Как показывают многочисленные исследования, повышенная концентрация сернистого газа в воздухе резко увеличивает коррозию металлов. Так, по данным шведских исследователей, особенно интенсивной является коррозия углеродистой стали в городах со значительным увлажнением воздуха и в особенности прилегающих к морским побережьям. Так, в Стокгольме наблюдается увеличение скорости коррозии в сравнении с Кируной, находящейся в субарктической зоне, более чем в 15 раз. Хромированные покрытия в тех же условиях разрушаются в 2-3 раза быстрее. Легко заметить, что с удорожанием стоимости промышленного оборудования и промышленной продукции ущерб, наносимый загрязнением воздушного бассейна, будет неуклонно возрастать. Более того, оказывается, что уже сейчас целый ряд наиболее передовых отраслей промышленности, таких как электроника, точное машиностроение и приборостроение, испытывают серьезные затруднения в своем развитии на территории городов. Предприятиям этих отраслей приходится затрачивать немалые средства на очистку воздуха, поступающего в цеха, и, несмотря на это, на производствах, расположенных в крупных городах, нарушения технологии, вызванные загрязнением воздушного бассейна, учащаются с каждым годом. Но даже если в цехах при производстве высокоточной и высококондиционной продукции можно создать условия, близкие к идеальным, то, выходя за пределы цеха, она начинает подвергаться разрушающему воздействию загрязняющих веществ и может быстро терять свое качество. Таким образом, загрязнение воздушного бассейна становится реальным тормозом научно-технического прогресса в городах, действие которого будет постоянно усиливаться по мере повышения требований к чистоте технологий, росту точности промышленного оборудования и распространению микроминиатюризации. Подобный же рост ущерба наблюдается при ускоренном разрушении фасадов зданий в загрязненной атмосфере городов.

3.1 Применение экологических нормативов

Состояние мировой практики применения экологических нормативов и их критериев носит различный характер для различных стран. При этом теория экологических нормативов выработала в некоторой степени аргументированные общие принципы определения как гигиенических, так и экосистемных количественных характеристик нагрузки и состояния. В природоохранной системе, с одной стороны, критерии нормативов ПДК выполняют функции контроля за состоянием окружающей среды, а нормативы воздействия (ПДВ, ВСВ, ВСС) - функции контроля за уровнями текущей нагрузки со стороны конкретных природопользователей. С другой стороны - эти критерии, нормативы являются информационной базой для оценки экономического ущерба территории от загрязнения и проведения мероприятий по защите окружающей среды. Существующим гигиеническим нормативам присущи существенные недостатки: отсутствуют унифицированные рациональные методики определения показателей качества окружающей среды; преобладает тенденция пренебрежения особенностями экосистем, что приводит к возникновению значительной неопределенности и тем самым к уменьшению эффективности и действенности оценки и контроля за воздействием на окружающую среду; крайне низка эффективность их использования для нужд экологических выплат, наблюдается весьма низкое соответствие размеров компенсации за загрязнения и уровней реально ощутимого ущерба конкретными природопользователями. В связи с чем, в экономически развитых странах из существующих экологических нормативов более эффективным по праву признаны удельные нормативы, которые применяются в тесной связи с другими эмиссионными нормативами ограничениями, квазинормативами, разрешительными и платежными документами, выступающими в целом как активные регуляторы экологического состояния объекта. Величина удельного выброса вредных веществ в странах СНГ, хотя окончательно не обосновано как отдельный показатель используется для прямой экологической оценки промышленных оборудований и различных транспортных средств.

Анализ современного состояния мировой практики показывают, что интенсивное развитие экологического обострения почти по всем странам делает проблему экологического регулирования на основе введения эффективных удельных критериев оценки загрязняющих веществ важной и актуальной. Из зарубежного опыта вытекают, что для экологического совершенства промышленного оборудования и транспорта, обеспечивающих действенности регулирования уровня загрязнения являются удельные критерии и оценки. В связи с этим возникает необходимость разработки концептуальных основ и рациональных методов регулирования уровня загрязнения атмосферы, что очень важно для условий экологически неблагоприятных объектов, а также и при установлении экологических платежей и правил стимулирования природопользователей.

Системно-экологические структуры формирования регуляционных компонентов ограничения разработаны в основе системного комплексирования различных аспектов нормативного регулирования качества окружающей среды и ограничения вредных воздействий деятельности производств, с выделением их специфических особенностей. В основу параметризации системно-экологических структур положена индивидуальное формирование каждого системного элемента из множества известных природоохранных компонентов воздействий деятельности производства. При этом учтены их полезность и целенаправленность в сфере ограничения загрязнения атмосферы и предотвращения отрицательных его последствий. Они служат отправным и регуляционными основами создания новых прогрессивных и усовершенствования существующих экологических решений, технологии и методов, упростить их реализации по региону и отдельным предприятиям, а также для повышения эффективности и надежности разрабатываемых экосистем, экологических критериев и механизмов ограничения загрязнения атмосферы с учетом специфических особенностей каждого источника. Системно-экологическая структура «Воздухоохранные ограничения вредных воздействий деятельности производств на атмосферу» построена с привлечением многоуровневого иерархического подхода, по которым типологизированы основные составляющие многокомпонентного состава воздухоохранных ограничений, с учетом их сущности и взаимосвязи. Ей как, производственной динамической структуре, присущи единство материальных источников и параметров эколого-производственных процессов; ограниченность территории действия, обладающей пространственной границей, в которой происходит развитие процессов; наличие механизмов управляемые людьми; комплексность экологической среды, включающей комплекс многообразных природно-искусственных факторов, определяющих состояние воздушного бассейна. Стержневой концепцией ее развития служит идея оптимальности экологического состава и состояния воздушного бассейна, которая прослеживается на всех уровнях формирования этой системы. Процессам воздухоохранных решений присущи три обобщаемые структурные состояния, по которым соответственно были структуризованы: «Природно-статическое размещение» - как уровень прогнозного предупреждения, «Динамическое размещение» - как уровень поэтапного предотвращения, «Детерминированное воссоздание» - как уровень экологического восстановления. По ним структурированы подсистемы «Прогнозное регулирование вредных воздействий деятельности производств», «Регуляционные ограничения вредных воздействий» и «Восстановительные ограничения вредных воздействий», которые иерархически разделены на 35 элементы.

Методика удельной оценки выбросов вредных веществ в атмосферу разработана на основе привлечения исходных величин действующих гигиенических нормативов и эмпирических величин удельных выделений различных загрязняющих веществ по видам топлива, оборудований и технологических процессов. Методика удельной оценки уровня выбросов различных вредных веществ направлена на совершенствование регуляционных механизмов для повышения достоверности и действенности экологических мер путем обоснования эффективных критериев ограничения загрязнения атмосферы. Это реально достигнуто на базе перехода на научно-обоснованные удельные критерии оценки выбросов, устанавливаемых по каждым источникам, что вытекает из передовых опытов экономически развитых стран. В отличие от распространенной практики расчета нормативов вредных веществ при сжигании топлива, выбрасываемых в единицу времени, по рекомендуемой методике разрабатываются удельные критерии, целенаправленные на ограничения загрязнения атмосферы, приведенных к единому традиционному эталону оценки - к единице измерения конечной продукции (энергии). В методологическую основу рекомендуемой методики удельной оценки уровня выбросов положена руководящая концепция использования удельных оценочных критериев ограничения загрязнения, разрабатываемых для каждого выбрасываемого -го вредного вещества с привлечением исходных величин предельно-допустимых нормативов (ПДВ, ПДК), которые привлечены как главные структурообразующие параметры с учетом теплотехнических характеристик твердого топлива (угля) применяемых на предприятиях теплоэнергетики. В силу такого концептуального подхода, параметрически переход от гигиенических нормативов загрязняющих веществ к удельным критериям ограничения выбросов обеспечивается за счет существующей функциональной связи между их параметрами.

Обеспеченность условий нормативных требований при использовании аналитических оценок определения удельных критериев для регулирования процессов ограничения загрязнения атмосферы достигнута в основе использования функциональной связи и исходных величин действующих гигиенических нормативов с этими разработанными удельными критериями, модифицированных с приведением их в единую единицу измерения конечной продукции.

В основу технологии регулирования загрязнения атмосферного воздуха положено концептуальное требование, чтобы значения основных исходных величин, использованных при выводе оценок удельных критериев согласно рекомендуемой методики, не превышали от их значений функционирующих в качестве базовых величин в действующих экологических нормативах. Это базовое условие вытекает из концепции ведения сравнительной оценки количественно-качественного «соответствия» целевых показателей удельных критериев ограничения загрязнения атмосферы к экологическим нормативным требованиям, учитывающих неблагоприятных факторов воздействия на окружающую среду в целом.

Методика прогнозирования уровня загрязнения атмосферного воздуха

По удельным оценкам основана на концепцию использования информационных свойств энтропийных мер из теории информации и вероятностных параметров распределения в сочетании с положениями моделирования. Методика направлена на прогнозирования ожидаемой доли выброса каждого -го вредного вещества по экологическому источнику в условиях значительной экологической неопределенности. Задача сводится к определению вероятности ожидаемой доли каждого -го вредного вещества, выбрасываемого по данному источнику. Для этой цели используется известные удельные оценки по выбросам вредных веществ (удельные величины, удельные выделения выбросов) в атмосферу.

Оценка технико-экономического внедрения

Экономическая эффективность реализации разработанных методики удельной оценки и методики прогнозирования выбросов вредных веществ, основанные на удельные оценочные критерия их ограничения определяется за счет повышения действенности, диференцированности и достоверности процессов ограничения загрязнения атмосферы; в том числе: за счет повышения достоверности и действенности экологических платежей и разрешительных документов за промышленные выбросы, а также результатов оценки эколого-экономических ущербов, технологических и теплотехнических характеристик топлива и котлоагрегатов, и повышения эффективности регионального и текущего прогнозирования ожидаемого уровня загрязнения атмосферы. Расчетное значение экономической эффективности результатов реализации этих методик по одному Экибастузскому бассейну составляет около 15 млн. тенге в год.

В перспективе, в связи с повышением рыночных требований и конкурентоспособности и экологичности продукций (энергии), необходимость развития исследований по проблеме усовершенствования обоснования удельных критериев оценки в сфере экологии приобретает важное научное значение.

3.2 Очистка воздуха с помощью установки Наумова

Экология считается главной проблемой XXI века. Во всем мире изобретатели предлагают свои способы по очистке воздуха и методы борьбы с вредными микробами, находящимися в нем. Многие страны поставляют на экспорт свои очистители. Казахстанские города также нуждаются в очистке воздуха. Алматинский изобретатель Владимир Наумов предложил свой способ борьбы со смогом и другими вредными веществами, находящимися в атмосфере.

По мнению специалистов, в атмосферу Алматы ежегодно выбрасывается до 200 тысяч тонн вредных веществ. Особую опасность представляют тяжелые металлы, содержащиеся в выхлопных газах автомобилей. На каждого жителя города ежегодно приходится до 35 килограммов вредных веществ. Среди них - диоксид азота. Он опасен взаимодействием с углеводородами выхлопных газов. При их химической реакции образуется фотохимический туман - известный как смог. По оценкам американских ученых, именно смог является главной причиной астмы и других респираторных заболеваний. Врачи считают, что пожилых людей постигает преждевременная смерть именно из-за воздействия выхлопных газов. Они же становятся причиной нарушений в деятельности нервной, репродуктивной систем, задержке умственного и физического развития детей. Молодой организм поглощает вредные вещества примерно в 5 раз активнее, чем взрослый.

Так вот, изобретатель Наумов изготовил установку по очистке воздуха. По сути, она уникальна. Во-первых, потому что изготовлена в нашей стране, а значит, ее стоимость в сравнении с мировыми ценами невысока - и это во-вторых. В-третьих, для ее работы используется минерал, месторождение которого находится только в Казахстане.

- Установка УОН-1 (Установка очистительная Наумова) многофункциональна, - рассказывает изобретатель. - Она очищает воздух не только от смога и пыли, но и убивает вирусы гриппа и любые другие вирусы, передающиеся воздушным путем. Также установка собирает пыльцу растений, резиновую пыль с примесью пластмассы и другого мусора. Тем самым установка намного облегчит жизнь астматикам и людям, страдающим аллергией.

Самым важным фактором работы установки является то, что она вырабатывает кислород. При безветренной погоде и в непродуваемых районах города установка просто незаменима. Если УОН расставить на наших перекрестках, то мегаполис спокойно может принять еще 300 тысяч машин без ущерба для экологии и жителей города (средний автомобиль при сжигании литра бензина «сжирает» 15 литров воздуха). Установки на территориях школ, детских садов и больниц, расположенных вблизи дорог, просто необходимы. Дети будут расти, вдыхая чистый воздух, больные - быстрее поправляться.

УОН-1 безопасна для людей, животных и птиц. Она проста в эксплуатации и работает при любых погодных условиях. Грязный воздух в установку засасывает радиальный вентилятор. Внутри в герметичной камере стоят специальные облучатели, которые убивают все микробы и вирусы. Под давлением воздух прогоняется сквозь мощный кассетный фильтр, пропитанный минералом. В минуту установка очищает 18 кубометров воздуха, в сутки - 21 тысячу. Потребность такого города, как Алматы, - 2000 установок.

Около десяти лет у Наумова ушло на разработку изобретения. Но больше всего времени заняло обивание порогов всевозможных городских инстанций. Все они признавали, что установка имеет государственное значение, но финансы на этот проект не нашли. Казахский институт патентной экспертизы (КИПЭ) подтвердил, что установка аналогов не имеет. Ни один завод мира не выпускает подобного оборудования.

Сейчас установка изготовлена на базе лаборатории новых технологий. И специалисты готовы начать производство. Стоимость одной УОН-1 - 3000 долларов.

Поставив несколько УОНов в самых загрязненных частях южной столицы (ведь мегаполис больше других городов Казахстана страдает от недостатка чистого воздуха), проверить качество ее работы. А потом снабдить Алматы необходимым количеством установок - для города это небольшие деньги.

Заключение

Для большинства крупных городов характерно чрезвычайно сильное и интенсивное загрязнение атмосферы. По большинству загрязняющих агентов, а их в городе насчитывается сотни, можно с уверенностью сказать, что они, как правило, превышают предельно допустимые концентрации. Более того, поскольку в городе наблюдается одновременное воздействие множества загрязняющих агентов, их совместное действие может оказаться еще более значительным. с увеличением размеров города возрастает и концентрация различных загрязняющих веществ в его атмосфере, однако в действительности, если рассчитывать среднюю концентрацию загрязнений на всю территорию города, то в многофункциональных городах с населением более 100 тыс. человек она находится примерно на одном и том же уровне и с увеличением размеров города практически не возрастает. Это объясняется тем, что одновременно с увеличением объемов выбросов, возрастающих пропорционально росту численности населения, расширяется и площадь городской застройки, которая и выравнивает средние концентрации загрязнения в атмосфере.

Газообразные выбросы установок перегонки и крекинга при переработке нефти в основном содержат углеводороды, моноксид углерода, сероводород, аммиак и оксиды азота.

Выбросы антропогенных органических веществ в производствах, связанных с применением лаков и красок составляет 350 тыс. т в год, остальные производства химической промышленности в целом выделяют 170 тыс. т год. В отличие от стационарных источников загрязнение воздушного бассейна автотранспортом происходит на небольшой высоте и практически всегда имеет локальный характер. Автомобиль выделяет в окружающую среду более 200 веществ и соединений, обладающих токсическим действием. Среди них следует выделить соединения тяжелых металлов и некоторые углеводороды, особенно бензапирен, обладающий выраженным канцерогенным эффектом. Несомненно, что в ближайшем будущем загрязнение воздушного бассейна городов автомобильным транспортом будет представлять наибольшую опасность.

Загрязнение атмосферного воздуха является самой серьезной экологической проблемой современного города, оно наносит значительный ущерб здоровью горожан, материально-техническим объектам, расположенным в городе (зданиям, объектам, сооружениям, промышленному и транспортному оборудованию, коммуникациям, промышленной продукции, сырью и полуфабрикатам) и зеленым насаждениям. Многие техногенные вещества, попадающие в воздушную среду городов, являются опасными загрязнителями. Они наносят ущерб здоровью людей, живой природе, материальным ценностям. Некоторые из них в силу длительного существования в атмосфере переносятся на большие расстояния, из-за чего проблема загрязнения превращается из локальной в международную.

Загрязнение воздушного бассейна становится реальным тормозом научно-технического прогресса в городах, действие которого будет постоянно усиливаться по мере повышения требований к чистоте технологий, росту точности промышленного оборудования и распространению микроминиатюризации.

Размещено на Allbest.ru