Читать книгу Защита зданий и архитектура от традиции к инновации - - Страница 5

Суммарная протяженность дорог общего пользования в России в 1998 г. составила почти 570 тыс. км.; за последние десятилетия данный показатель вырос практически втрое, до свыше 1500 тыс. км, из которых 64 тыс. км – дороги федерального значения; в США на момент 2015 года суммарная протяженность дорог составляла около 6650 тыс. км.; в Китае – 4700 тыс. км. (2017 год), в Канаде – 1000 тыс. км. (2013 год).

Размышляя о влиянии человеческой деятельности на природу, ученые нередко обращаются к примерам, например, к Чернобыльской катастрофе, которую ассоциируют с резким, стремительным и существенным по своей разрушительной силе ударом; воздействие автомобильных выбросов, напротив, сравнивают с постепенным, но не менее опасным отравлением окружающей среды.

Согласно данным Всемирной организации здравоохранения, около четверти мировых выбросов углекислого газа производится транспортной отраслью, при этом основная их доля связана с автомобилями.

Автомобильный транспорт формирует примерно 70% всех выбросов, производимых транспортной отраслью, что составляет около 40% от общего объема антропогенного загрязнения атмосферы. Ежегодно в атмосферу поступает порядка 12,6 млн тонн оксидов азота, углеводородов и твердых частиц. При этом предприятия автотранспортной сферы ответственны за 1—6% от этих выбросов.

Увеличение выбросов загрязняющих веществ от автомобилей, которые фактически являются передвижными источниками загрязнения атмосферы, связано со следующими факторами:

– более быстрым ростом числа автомобилей по сравнению с увеличением количества стационарных источников загрязнения;

– их широким географическим распространением, что создает общий высокий уровень загрязнения;

– близким расположением автомобильных трасс к жилым зонам;

– большей токсичностью автомобильных выбросов в сравнении со стационарными источниками;

– сложностями в разработке и внедрении эффективных систем защиты от выбросов;

– низким расположением точек выброса относительно поверхности земли, что усиливает локальное загрязнение.

Влияние транспортного комплекса на окружающую среду можно условно разделить на два типа загрязнения: технологическое, связанное с деятельностью дорожно-строительной техники, специализированных машин дорожных служб, асфальтобетонных заводов и аналогичных объектов, и транспортное, обусловленное движением транспортных потоков.

Исследования показывают, что выбросы вредных веществ в атмосферу, производимые транспортными потоками на дорогах общего пользования, почти вдвое превышают объем технологических выбросов. При этом объемы выбросов твердых частиц, оксидов серы и минеральной пыли от технологических источников находятся на уровне, сравнимом с выбросами, генерируемыми транспортными потоками.

Годовые объемы технологических выбросов примерно в 5—10 раз меньше, чем выбросы, производимые транспортными потоками. Основным источником загрязнения, характерным для автотранспорта, выступают выхлопные газы, исходящие от двигателей внутреннего сгорания.

Так, например, сжигание 1 тонны бензина в автомобильном двигателе приводит к образованию 180—300 кг. окиси углерода, 20—40 кг. углеводородов и 25—45 кг. оксидов азота. Однако объемы некоторых вредных веществ в выбросах можно существенно сократить за счет улучшения конструкции двигателей и внедрения системы нейтрализации.

При сгорании топлива образуется двуокись углерода (CO2) – снижение её выбросов возможно лишь за счёт улучшения качества моторного топлива. Итак, состав выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания способствует появлению ряда экологических проблем – смогу, кислотным дождям, парникового эффекта и глобального потепления.

Негативное влияние перечисленных явлений на окружающую среду варьируется в зависимости от географического масштаба, а именно:

– локальный уровень, который характерен для появления смога;

– региональный (трансграничный) уровень, который связан с выпадением кислотных дождей;

– глобальный уровень, который проявляется в результате парникового эффекта.

Представленные воздействия запускают ряд разрушительных процессов в ограждающих конструкциях зданий, в особенности в кирпичных стенах, в постройках старого фонда.

Кроме того, в последние годы все чаще упоминают новый тип загрязнения атмосферы – это тепловое загрязнение. Известно, что зимой температура воздуха в крупных городах и промышленных центрах обычно на 2—5 градусов Цельсия выше, чем в окрестных районах.

Явление представляется прямым следствием выделения в атмосферу значительного объема тепла, поступающего от промышленных предприятий, жилых районов и транспортных средств. В результате над городами формируется своеобразный «тепловой купол».

Одной из причин глобального потепления называют парниковый эффект. Загрязнённая углекислым газом и аэрозольными частицами атмосфера свободно пропускает солнечное излучение к поверхности Земли, но значительно задерживает инфракрасное (тепловое) излучение, возвращающееся в космос. Происходящие процессы усиливают негативное воздействие на здания и сооружения, увеличивают контрастность перепадов температуры и влажность окружающей среды.

Еще одной формой специфического загрязнения окружающей среды выступает шумовое загрязнение. Сильный, длительный, а особенно постоянный шум представляет скрытую и достаточно опасную угрозу для человека и других живых существ. В течение длительного времени люди не связывали ухудшение здоровья с влиянием шума, поскольку не имели оснований и знаний для таких выводов.

Однако в XX веке отношение к шуму значительно изменилось. Шум, исходящий от промышленных предприятий, железнодорожных составов, трамваев, автомобилей, самолетов и другого транспорта, стал не только источником неудобств, но и причиной появления «последствий» для здоровья. Ограждающие конструкции зданий, предназначенные для защиты от шумового воздействия, с каждым годом все хуже справляются со своей задачей из-за увеличения интенсивности загрязняющего воздействия. Причем подобное стоит признать лишь одной из многих проблем, вызванных загрязнением атмосферы автотранспортом и сопутствующей инфраструктурой.

Выбросы промышленных предприятий

На протяжении всей истории своего существования человек находился в тесной взаимосвязи с окружающим миром. Однако с развитием высокоиндустриального общества масштабы вмешательства в природу значительно возросли – оно стало более интенсивным, расширились источники его формирования, и, что немаловажно, объёмы, что стало серьёзной глобальной угрозой для всего человечества.

Стоит заметить, что потребление невозобновляемых ресурсов неуклонно растёт, а значительная часть пахотных земель выводится из оборота из-за строительства городов и промышленных объектов. Особую угрозу представляет химическое загрязнение окружающей среды, связанное с попаданием в неё веществ, не свойственных природным экосистемам. Наиболее распространены среди них газообразные и аэрозольные загрязнители, образующиеся в результате промышленной и бытовой деятельности.

Накопление углекислого газа в атмосфере продолжает увеличиваться, что способствует усилению нежелательной тенденции к повышению среднегодовой температуры на Земле. Основными источниками загрязнения атмосферы являются промышленность, бытовые котельные и транспорт. Причем вклад каждого из них в общее загрязнение воздуха значительно варьируется в зависимости от конкретного региона.

На сегодняшний день общепризнанно, что основным источником загрязнения воздуха является промышленное производство. Среди ключевых загрязнителей выделяются теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в атмосферу сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно в отрасли цветной металлургии, выпускающие оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, а также частицы и соединения ртути и мышьяка; цементные заводы и котельные установки, потребляющие свыше 70% ежегодно добываемого твёрдого и жидкого топлива.

Уровень загрязнения воздуха основными вредными веществами напрямую связан с уровнем промышленного развития города. Наибольшие концентрации загрязняющих веществ наблюдаются в населённых пунктах с численностью более 500 тыс. чел., в которых сосредоточены промышленные предприятия. Зоны отрицательного воздействия – выбросы как от промышленных объектов, так и от транспорта, распространяются на десятки километров, а в крупных промышленных агломерациях могут достигать сотен километров. Например, в России такие зоны составляют: Среднеуральская – до 300 км, Кемеровская – до 200 км, Московская – до 200 км, Тульская – до 120 км. Химический состав загрязнений варьируется в зависимости от специфики промышленности, развитой в конкретном регионе.

В крупных городах, в которых сосредоточены предприятия разных отраслей промышленности, уровень загрязнения воздуха достигает критических значений. Вместе с тем снижение выбросов многих специфических веществ до сих пор остаётся нерешённой задачей.

Охрана природы выступила в современности одной из ключевых проблем, фактически стала социальным вызовом. В целом масштабы воздействия человека на окружающую среду приобрели «угрожающие» размеры. Для улучшения ситуации «на корню» необходима проработка планомерных реформ и задач.

Таким образом, действительно эффективная и ответственная политика в области охраны окружающей среды станет реальностью только при условии наличия достоверных данных о её текущем состоянии, с пониманием взаимодействия экологических факторов, а также разработкой новых методов сокращения и предотвращения ущерба, наносимого природе человеческой деятельностью.

Кислотные дожди

Термин «кислотный дождь» появился в середине XIX века, когда британские учёные установили связь между загрязнением воздуха в промышленных районах центральной Англии и осадками с повышенной кислотностью. Однако только во второй половине XX века стало ясно, что кислотные дожди представляют серьёзную угрозу для окружающей среды.

Стоит отметить, что даже обычный дождь имеет слабокислую реакцию, обусловленную естественными процессами. В процессе образования дождевые капли поглощают углекислый газ из воздуха, вступая с ним в химическую реакцию, что приводит к формированию угольной кислоты (H₂CO₃). В незагрязнённой атмосфере дождь имеет уровень кислотности (pH) около 5,6, однако при взаимодействии с загрязняющими веществами этот показатель может снижаться.

Кислотным считается дождь с уровнем pH ниже 5,0. Его формирование связано с химическими реакциями воды с оксидами серы (SO₂) и азота (NOx), которые выбрасываются в атмосферу при работе транспорта, металлургических предприятий, электростанций, а также при сжигании угля и древесины. В результате этих реакций в атмосфере образуются растворы серной, сернистой, азотистой и азотной кислот, которые выпадают на землю в виде дождя или снега. Помимо антропогенных причин, источниками кислотных дождей могут быть природные явления, такие как извержения вулканов, молнии и активность бактерий.

Кислотные дожди оказывают разрушительное воздействие на водные экосистемы, почву, растительность и конструкции зданий. Для борьбы с этим явлением важно снижать объёмы вредных выбросов в атмосферу. Это позволит минимизировать коррозионное влияние на здания и сооружения, а также улучшить состояние окружающей среды.

Ключевыми направлениями решения проблемы являются меры по локальной защите объектов: установка барьеров для уменьшения деформации конструкций, восстановление фасадов зданий, пострадавших от выветривания, и использование современных технологий для уменьшения воздействия окружающей среды.

Прежде всего, кислотные дожди наносят ущерб водным экосистемам, почве и растительности. Кроме того, они способствуют разрушению и ускорению деформации ограждающих конструкций зданий. По мнению специалистов, улучшение ситуации возможно за счёт сокращения объёма вредных выбросов в атмосферу, что позволит снизить их коррозионное воздействие на здания и сооружения.

Одним из ключевых направлений в решении обозначенной проблемы является применение локальных методов снижения воздействия окружающей среды на объекты человеческой деятельности. Среди таких мер можно выделить установку защитных барьеров для уменьшения деформации ограждающих конструкций зданий, а также восстановление фасадов, повреждённых вследствие выветривания и старения.