Тепловое загрязнение городской среды

Закрытость городских территорий и концентрация большого числа источников тепловой энергии создают условия для формирования «тепловых куполов», которые полностью или частично охватывают контуры крупных городов во всём мире.

Взвешенные частицы в загрязнённой атмосфере города препятствуют попаданию на землю лучистой энергии Солнца. Эта энергия непосредственно расходуется на повышение температуры воздуха.

Повышению температуры в городе способствуют и другие факторы. Одни их них связаны с пониженной теплоотдачей, другие - с дополнительными источниками теплового воздействия (тепло жилых домов, заводов и др.).

В городах энергия не тратится на испарение дождевой воды, так как она стекает в канализацию. Взвешенные частицы, присутствующие в городском воздухе замедляют теплоотдачу. В течение ночи отдача тепла в городе происходит медленнее, чем в поле, где тепло уносится ветром. Трубопроводы теплофикационной системы выделяют в окружающую среду 15-20% тепла, проходящего по ним.

Городской микроклимат.

Микроклимат оказывает большое влияние на жизнедеятельность живых существ. Микроклимат города заметно отличается от климата окружающей местности, обусловлен он во многом характером инсоляции.

Величина инсоляции зависит от многих факторов. В равнинных ландшафтах солнечные лучи улавливаются и отражаются горизонтальной поверхностью, а в городе – сложной системой различно ориентированных плоскостей многочисленных зданий и сооружений. Эти плоскости поглощают и отражают часть солнечной энергии.

В городах всегда теплее и суше, чем в окрестностях, поэтому здесь раньше начинается вегетация и зацветают деревья и кустарники. Холодных и морозных дней в городе значительно меньше. В то же время высокие температуры воздуха в летние солнечные дни могут вызывать дискомфорт за счёт увеличения тепла, излучаемого окружающими зданиями. Потоки теплого воздуха в большом городе в течение ночи влияют на его окрестности. Разница в температуре вызывает циркуляцию, в результате которой более холодный воздух окрестностей проникает в город.

Известно, что водяной пар ослабляет солнечные лучи в 10 раз, а городской туман – в 40-120 раз больше, чем сухой воздух. Из-за загрязнённости городского воздуха инсоляция в городе снижается (за счёт рассеивания и поглощения) на 15 – 20 %. Это особенно касается ультрафиолетовой части спектра. Потери биологически активных солнечных лучей могут увеличиваться за счёт нерациональной планировки кварталов, высокой плотности застройки, неправильной ориентации улиц.

Количество осадков в городах на 10 % больше, чем в незастроенной местности. Количество дождей увеличивается от окраин к центру в зависимости от преобладающего направления ветра.

Особенности городского микроклимата:

• в больших городах температура воздуха выше на 1-2 градуса относительно прилегающих территорий

• менее значительны суточные и сезонные колебания температуры.

• скорость ветра снижена на 20-30%

• воздушные потоки движутся к центру города за счёт повышенной температуры при плохом проветривании → эффект своеобразной воронки, затягивающей грязный воздух в чистые зоны

• увеличение относительной влажности воздуха (до 8%)

• частые туманы.

• летом увеличивается число осадков и гроз (на 9-27 %)

• атмосферное давление ниже

• в результате частого образования туманов и загрязнения атмосферы снижение видимости до 80%.

Вибрация.

Воздействие вибрации на городское население связано с вынужденными механическими колебаниями, создаваемыми в грунте различными источниками наиболее значимые из которых – транспортные средства, промышленные агрегаты, строительные машины и механизмы.

Источники воздействия вибрации: рельсовый транспорт, промышленные установки, строительная техника, автомобильный транспорт, дневной фон в городе, ночной фон в городе.

При круглосуточных наблюдениях выявлено два максимума фонового уровня вибрации: 9-10 и 17-19 часов.

Колебания передаются через толщу грунта и воспринимаются различными объектами. Основная часть колебательной энергии переносится поверхностными волнами в пределах самой верхней части грунта (до 10-15 м). Поэтому, как сами грунтовые массивы, так и все коммуникации, фундаменты зданий и большинство подземных сооружений подвержены вибрации.

Воздействие вибрации на грунтовые массивы может приводить к: • изменению рельефа поверхности, • ухудшению механической устойчивости пород, служащих основой фундаментов или вмещающих подземные здания и инженерные сооружения.

Следует помнить о том, что рельсовый и автомобильный транспорт, промышленные агрегаты и строительная техника способны генерировать разрушительные виброколебания. Вибрация оказывает также физиологическое воздействие.

Инфразвук.

Источники ИЗ в городе:

• автотранспорт - магистрали с интенсивным движением

• взлёт и посадка турбореактивных самолётов

• движение электропоездов

• промышленные – компрессорные

• музыкальные колонки (басы)

Особенности распространения инфразвука:

• Распространяется на большие расстояния, чем шум,

• Может огибать здания и усиливаться за ними (за счёт большей длины волны),

• Характерно усиление в помещениях малых объёмов, в котором нет собственных источников шума, при закрытых дверях и окнах (даже в определённых точках помещения).

Обычно жители не жалуются при ИЗ-давлении ниже 90 дБ. Однако диапазон индивидуальной чувствительности к ИЗ значительно больше, чем к шуму.

Допустимые уровни:

• для частот до 16 Гц – 105 дБ

• для частоты 31,5 – 102 дБ.

Шум.

Шум серьёзно ухудшает жизненную среду большого города. Он фигурирует в качестве раздражителя примерно в 80 % ответов при социальных опросах.

Источники шумового воздействия: реактивный самолёт, промышленные предприятия, транспорт, железная дорога, поезда метрополитена на открытых линиях, метро.

Основной источник шума в городе – наземный транспорт. Для больших городов характерно усиление шума вдоль городских магистралей. На его долю приходится 70-90 % шумового загрязнения. Это связано с эффектом канализирования, создаваемым многоэтажной застройкой вдоль широких улиц. В городе шум усиливается также за счёт многократно повторяемого эха. Таким образом, значительно усиливаются внешние шумы (шум поездов, самолётов и т.д.). В праздничные дни шум дополняется за счёт установленных на улицах громкоговорителей.

Шум вблизи основных городских транспортных магистралей стойко держится 15-18 часов в сутки, затухая лишь на короткое ночное время с 2 до 4 часов. Ширина зон акустического дискомфорта в дневное время может достигать 700-900 м в зависимости от типа прилегающей застройки.

Уровень шума от отдельных источников превышает допустимый санитарный уровень на 1-2 порядка. С гигиенических позиций относительно комфортным считается шум при уровне звука 10-60 дБ, максимально дискомфортными – при громкости более 80 дБ.

Шум, источником которого являются промышленные предприятия, транспортные средства и т.д. может иметь серьёзные физиологические последствия, так как он оказывает влияние на нервную систему и органы слуха.

Шум в городе – постоянный стрессорный раздражитель, способный вызвать перенапряжение ЦНС. Интенсивность городского шума часто значительно превышает порог чувствительности человека. Организм часто реагирует на бессознательном уровне, при этом развивается объективная реакция - повышенная психическая напряжённость. Человек, постоянно подвергающийся шумовому воздействию, постепенно становится раздражительным, у него нарушается сон, появляются головные боли, головокружение и тахикардия. Жители шумных районов чаще страдают ВСД, астениями, церебральным атеросклерозом. Шум усиливает риск развития патологии ССС (АГ, ИБС). У детей нарушается регуляция ССС, проявляющаяся в функциональных нарушениях, в том числе регистрируемых на ЭКГ.

Шум имеет особенно негативное воздействие на тех городских жителей, которые в силу возраста или других причин нуждаются в щадящем режиме, в том числе акустическом. Идеальной звуковой средой считается негромкая речь (45-60 дБ). Более громкие звуки ведут к дезадаптации, снижению защитных сил организма и развитию патологических состояний.

Меры борьбы с городским шумом:

• автомобили с эффективными глушителями,

• всевозможные стенки-экраны,

• одно, двухэтажные магазины в первом ряду вдоль автомагистралей,

• специальные резиновые покрытия, проектирование дорог.

Магистрали, расположенные ниже уровня жилой застройки, снижают шум на 13-15 дБ. При этом очень желательны по краям выемок плотные посадки из деревьев и кустарников. Эстакады, напротив, ухудшают шумовой режим для жителей городов. В зданиях, расположенных вдоль проезжей части, необходимо применять специальные конструкции: повышенная толщина стекол, большие воздушные межоконные промежутки, шумозащитные окна (стеклопакеты).

Электромагнитное загрязнение.

Существенным с экологических позиций представляется воздействие ЭМП промышленной частоты (50 Гц) и частот радиоволнового диапазона (0,06 МГц-300 ГГц). Физиологическое действие ЭМП на организм человека обусловлено индуцированными токами, текущими через ткани тела человека. Оно определяется напряжённостью поля и продолжительностью воздействия. Безопасный предел силы индуцированного тока составляет 5 мА.

Искусственный электромагнитный фон в промышленных городах в 500-1000 раз превышает естественный фон Земли. Напряжённость искусственных полей в локальных точках заводов, подстанций, фабрик может возрастать ещё на порядок. Длительное пребывание человека в подобных условиях вызывает серьёзные сбои в работе эндокринной системы. Застройка города хорошо защищает пространство от воздействия коротковолнового и ультракоротковолнового излучения. Достаточно избегать мест, располагающихся в прямой видимости от излучателей и в непосредственной близости от них, чтобы чувствовать себя в относительной безопасности. Реальная опасность облучения ЭМП, генерируемым высоковольтными линиями электропередач, существует в пределах коридора шириной 60-90 м (в зависимости от передаваемого напряжения), осью которого является линия электропередач.

Радиационное воздействие.

• космические лучи (до 30 Р/год),

• ионизирующее излучение радиоактивных веществ, содержащихся в горных породах, почве и воде,

• техногенные радионуклиды, попадающие в окружающую среду и накапливающиеся в ней.

Вместе с космическим излучением естественная радиоактивность формирует «радиационный фон», различный для разных регионов планеты. Живые организмы адаптированы к существованию в этих условиях. Радиационный фон постоянно меняется вследствие антропогенного загрязнения.

В условиях промышленно городских агломераций радиационный фон увеличивается за счёт:

• строительных материалов (гранитный щебень и облицовочный камень),

• бытового газа,

• водопроводной воды,

• радона (выделяется в незначительных концентрациях из почвы → при недостаточной вентиляции накапливается в подвальных помещениях, в подземных сооружениях, в замкнутых дворах).