Урбанизация и ее влияние на биосферу

Решение этой важнейшей проблемы возможно путем составления международной и национальных Красных книг, а также списков редких и исчезающих видов живых организмов различных стран и регионов. Одновременно разрабатываются и принимаются меры по практической охране популяций редких и исчезающих видов, выделяются специальные участки с различным режимом охраны — заповедники, резерваты, национальные парки и т.п., принимаются законодательные акты на национальном и межправительственном уровнях, заключаются международные соглашения.

 

 

7.  ПУТИ РЕШЕНИЯ  ПРОБЛЕМ УРБАНИЗАЦИИ 

 

Значительная часть населения Земли концентрируется в мегаполисах - крупных городах с населением, по количеству близким к миллиону и более жителей. Пути решения проблем урбанизации определяются теми отрицательными воздействиями, которые оказывают города на окружающую природную среду:

1) загрязнением атмосферного  воздуха;

2) загрязнением водных  объектов;

3) выведением из сельскохозяйственного  оборота плодородных почв;

4)загрязнением почв;

5) образованием твердых  бытовых отходов;

6) другими видами загрязнений, возникающими в результате жизнеобеспечения  горожан,- шумовым, электромагнитным  и т. п.

За последние десятилетия увеличился и изменился состав загрязнений, которые несут в себе городские сточные воды, твердые бытовые отходы, выхлопы автотранспорта, выбросы в атмосферу производств. Почвы городов перенасыщены тяжелыми металлами. Продолжительность жизни горожанина ниже, чем у сельского жителя.

Меры по снижению отрицательного воздействия городской среды на компоненты биосферы делятся:

1) на технологические - отвод  канализации, строительство очистных  сооружений и модернизация построенных  с использованием новейших технологий  очистки хозяйственно-бытовых стоков, замена хлорирования на другие  методы обеззараживания; электрификация  транспорта, замена топлива на  экологически более чистые виды; организация системы управления  отходами — раздельный сбор, компостирование, рециклинг, полигоны захоронения;

2) архитектурно-планировочные - организация санитарно-защитных  зон вокруг промышленных предприятий; планировка расположения жилых  зон с учетом климатических, физико-географических  и геологических условий; озеленение  городов;

3) инженерно-организационные - рационализация работы городского  транспорта, предприятий; замена трубопроводов  городских коммуникаций на более  устойчивые к действию агрессивных  сред; организация социальноэкологического мониторинга состояния всех компонентов городской экосистемы;

4) экономические - инвестиции  в экологические технологии; стимулирование  применения таких технологий  освобождение от уплаты части  налогов;

5) правовые - разработка и  применение законодательных актов  по защите окружающей среды.

Очень важным инструментом является развитие науки урбаэкологии, занимающейся поиском путей, средств, методов решения проблем. Предупреждение загрязнения окружающей природной среды всегда дешевле, чем ликвидация или устранение его последствия. В этой связи актуально планирование природоохранной деятельности.

Моделирование и прогноз, оценка риска являются хорошим подспорьем в решении экологических проблем городов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Необходимость разрешения возникающих в ходе урбанизации экологических, социально-культурных, градостроительных и других проблем требует постоянного совершенствования управления этим процессом. Овладение наиболее существенными закономерностями и механизмами урбанизации повышает эффективность этого управления.

Решение экологических проблем автотранспорта требует значительных финансовых средств, изыскать которые на предприятиях-изготовителях сейчас практически невозможно. Поэтому необходимо создать и запустить экономические механизмы, стимулирующие приобретение и эксплуатацию экологически чистых транспортных средств, мобилизацию средств на их производство.

Для решения задач экологической безопасности на автомобильном транспорте в автомобильных, автомобилестроительных, автомеханических, автомобильно-дорожных, автотранспортных техникумах и колледжах организована подготовка специалистов по охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов. Программой подготовки по этой специальности предусмотрено изучение таких дисциплин, как «Промышленная экология», «Мониторинг загрязнения природной среды», «Экологическая безопасность автомобильного транспорта», «Экологическая экспертиза» и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

II. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

        1. Задача №2.2.1. Выбор и расчет средств по пылегазоочистке воздуха.

          Подобрать циклон, обеспечивающий степень эффективности очистки газа от пыли менее η = 0,87, при этом принять некоторые обозначения и некоторые значения:

Данные:

Q = 1,3 (м3/с) - количество очищенного газа;

ρ = 0,89(кг/м3) – плотность газа при рабочих условиях;

μ = 22,2 ∙ 10-6 (Н∙с/м2)– вязкость газа;

ρп = 1100 (кг/м3) – плотность частиц пыли;

dп = 20 (мкм) – диаметр частиц пыли;

lg σп = 0,5- дисперсия;

свх = 40 (г/м3) – входная концентрация пыли.

Решение.

         Расчет циклонов ведется  методом  последовательных приближений в  следующем порядке:

1) Задаемся типом циклона, определяем оптимальную скорость газа WОПТ в сечении циклона диаметром Д.                                  

Выбираем циклон СКД-ЦН-33: WОПТ = 2,0 (м/с).

2) Определяем диаметр циклона Д по формуле:

Д = = = 0,909(м).

Полученное значение Д округляем до ближайшего типового значения внутреннего диаметра циклона. Примем Д = 0,91 (м).

3) По выбранному диаметру циклона находим действительную скорость газа в циклоне по формуле:

W = = = 2 (м/с), где n-число циклонов.

4) Вычисляем коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона по формуле:

ξ = К1 ∙К2 ∙ ξ500 = 1∙0,78∙520 = 406,50

 где, К1=1-поправочный коэффициент на диаметр циклона 910 (мм),

         К2 = 0,78 – поправочный коэффициент на запыленность газа  

         свх = 40 (г/м3),

         ξ500 = 520  - коэффициент гидравлического сопротивления

         одиночного циклона диаметром 910 (мм).

5) Определим гидравлическое сопротивление циклона по формуле:

∆ρ = = = 721,968 (Па).

6) Определяем значения параметров пыли и lgση для циклона СДК-ЦН-33:

 = 2,31 (мкм);

lgση = 0,364 (мкм).

6)  Ввиду того, что значения , определены по условиям работы типового циклона (ДТ = 0,6 (м), ρПТ = 1930(кг/м3), μТ =  22,2 ∙ 10-6 (Па), WT = 3,5 (м/с)), необходимо учесть влияние отклонений условий работы от типовых на величину d50 по формуле:

=   =

=  2,31∙

= = = 4,931 (мкм).

7)  Рассчитаем параметр х по формуле:

  =   = = 0,982.

  x = 0,982 приближенно к 1. Поэтому Ф(х) = Ф(1) = 0,8413.

8) Определим эффективность очистки газа в циклоне по формуле:

η = 0,5[1+Ф(х)] = 0,5 *(1+0,8413) = 0,5 ∙1,8413 = 0,921

Расчетное значение η = 0,921 больше необходимого по условиям    η = 0,87  допустимого выброса пыли в атмосферу, поэтому циклон выбран правильно.

Принцип действия циклона.

       Газовый  поток вводится через патрубок 3 по касательной к внутренней  поверхности корпуса 1 и совершает  вращательно-поступательные движения  вдоль корпуса вниз к бункеру 4, под действием центробежной  силы частицы пыли образуют  на стенке циклона пылевой  слой, который вместе с частью газа падает в бункер. При повороте в бункере газового потока на 180° происходит отделение частицы от газа. Освободившись от пыли, вихревой газовый поток покидает циклон через выходную трубу 2 для нормальной работы циклона необходимо обеспечить герметичность бункера. В противном случае из-за подноса наружного воздуха происходит вынос пыли через выходную трубу. Производительность циклона зависит от диаметра, увеличиваясь с ростом последнего. Эффективность очистки циклона серии ЦН падает с ростом угла входа в циклон.

        Для  всех циклонов бункеры имеют  цилиндрическую форму диаметром  Д6, равным 1,5 Д, высота цилиндрической части бункера составляет 0,8 Д, днище бункера выполняется под углом 60° между стенками, входное отверстие имеет диаметр 250 или 500 мм.

 

            2. Задача № 4.2.1. Расчет токсичных выбросов в атмосферу при эксплуатации автомобилей.

            Определить концентрации загрязнения атмосферного воздуха окисью углерода, оксида азота и углеводородами в солнечную и дождливую погоду в расчетном поперечнике на расстояниях от кромки автомобильной дороги и выбрать защитные мероприятия по снижению концентрации ЗВ в зоне жилой застройки, удаленной на расстоянии l, м, от дороги, до допустимого уровня, если скорость господствующего ветра составляет 3 м/с. Сведения о фоновых концентрациях отсутствуют.

Данные:

l = 40 (м) – расстояние жилой застройки от дороги;

 = 90° - угол направления ветра к оси трассы;

V = 30 (км/ч) – средняя скорость потока движения;

Na = 100 (авт./ч) – интенсивность движения;

Тип автомобиля №1=20%, тип автомобиля №2=20%, тип автомобиля №3= 20%, тип автомобиля №4= 20%, тип автомобиля № 5= 10%, тип автомобиля №6= 10%.

Решение:

1. Определяем мощность эмиссии qj  ЗВ отдельно для каждого компонента (окиси углерода, оксидов азота, углеводородов) на конкретном участке  дороги по формуле:

 

где m – коэффициент, учитывающий дорожные и транспортные условия в зависимости от средней скорости транспортного потока V; Gik – средний эксплуатационный расход топлива для данного типа карбюраторных автомобилей; GiД - средний эксплуатационный расход топлива для данного типа дизельных автомобилей; Nik – интенсивность движения каждого выделенного типа карбюраторных автомобилей; NiД – интенсивность движения каждого выделенного типа дизельных автомобилей; Кк и КД – коэффициенты, принимаемые для данного компонента загрязнения с карбюраторными и дизельными типами ДВС, соответственно.

 2. Рассчитаем концентрации Cj, загрязнения атмосферного воздуха токсичными компонентами отработавших газов на различном удалении от дороги, используя модель Гауссового распределения примесей в атмосфере на небольших высотах, по формуле:

+

где – стандартное отклонение Гауссового рассеивания в вертикальном направлении; Vв – скорость ветра, преобладающего в расчетный период; – угол, составляемый направлением ветра к трассе дороги; Fj – фоновая концентрация загрязнения воздуха.

3. Результаты расчетов сопоставить с ПДК, установленными для токсичных составляющих отработавших газов тепловых двигателей в воздухе населенных мест.

4. По полученным данным строим графики загрязнения придорожной зоны токсичными компонентами отработавших газов.

5. При необходимости уменьшения ширины распространения ЗВ необходимо предусмотреть защитные зеленые насаждения, экраны, залы и др.

1. Окись углерода:

1.1. Определим мощность эмиссии qj ЗВ  для окиси углерода на конкретном участке  дороги:

= 16,70 (мг/м∙с)

Солнечная погода:

σ = 10 (м) → = =   

                             = = = 1,01(мг/м3).

Fj = 0  (по условию).

Аналогично,

σ = 20 (м) → Сj =   = = 0,50 (мг/м3);

σ = 30 (м) →    Cj = = = 0,41 (мг/м3);

σ = 40 (м) →    Cj = = = 0,33 (мг/м3).

Дождливая погода:

σ = 10 (м) → Cj =   = = 2,15(мг/м3);

σ = 20 (м) →  Cj = = = 1,01 (мг/м3);

σ = 30 (м) → Cj = = = 0,67 (мг/м3);

σ = 40 (м) → Cj = = = 0,51 (мг/м3).

2. Углеводород:

2.1. Определим мощность эмиссии qj  ЗВ  для углеводорода на конкретном участке  дороги:

qj = 0,206∙0,51∙100(0,11+0,16+0,33+0,37)∙0,12+(0,34+0,28)∙0,037) =

= 10,506∙(0,1164+0,023) = 10,506∙0,1376 = 1,45 (мг/м∙с)

Солнечная погода:

σ = 10 (м) → Cj = = = 0,09 (мг/м3);

σ = 20 (м) →  Cj =   = = 0,042(мг/м3);

σ = 30 (м) → Cj =  =  0,035 (мг/м3);

σ = 40 (м) → Cj =    =  0,029 (мг/м3).

Дождливая погода:

σ = 10 (м) → Cj =   =    = 0,175 (мг/м3);

σ = 20 (м) →  Cj = =   = 0,088 (мг/м3);

σ = 30 (м) → Cj =  = 0,059(мг/м3);

σ = 40 (м) → Cj ==  0,044 (мг/м3).

3. Оксид азота:

3.1. Определим мощность эмиссии qj  ЗВ  для оксида азота на конкретном участке  дороги:

qj = 0,206∙0,51∙100((0,11+0,16+0,33+0,37)∙0,06+(0,34+0,28)∙0,015) = 10,506(0,0582+0,0093) = 10,506∙0,0675 = 0,709  (мг/м∙с).

Солнечная погода:

σ = 10 (м) → Cj = = 0,043 (мг/м3);

σ = 20 (м) →  Cj = = = 0,022(мг/м3);

σ = 30 (м) → Cj = = = 0,017 (мг/м3);

σ = 40 (м) → Cj = = = 0,014 (мг/м3).

 

Дождливая погода:

σ = 10 (м) → Cj = = = 0,085 (мг/м3);

σ = 20 (м) → Cj = = = 0,043 (мг/м3);

σ = 30 (м) → Cj = = = 0,029 (мг/м3);

σ = 40 (м) → Cj = = = 0,022 (мг/м3).

4. Превышение концентрации   для окиси углерода, углеводородов в воздухе населенных мест выше ПДК не наблюдается. Для оксида азота наблюдается превышение:

Солнечная погода:

σ = 50 (м) →  Cсо =    =   = 0,289(мг/м3);

σ = 50 (м) → Cкн = = = 0,025 (мг/м3);

σ = 50 (м) → CNO= = 0,012 (мг/м3).

Дождливая погода: