Физические загрязнения окружающей природной среды

Шумовое загрязнение в городах практически всегда имеет локальный характер и преимущественно вызывается средствами транспорта — городского, железнодорожного и авиационного. Уже сейчас на главных магистралях крупных городов уровни шумов превышают 90 дБ и имеют тенденцию к усилению ежегодно на 0,5 дБ, что является наибольшей опасностью для окружающей среды в районах оживленных транспортных магистралей. Происходит гибель или миграция животных из зон этих воздействий, что сопровождается, впоследствии, гибелью всей экосистемы. Шум — одна из форм физического (волнового) загрязнения, адаптация к которому невозможна. Сильный шум более 90 дБ вызывает нервно-психический стресс и ухудшение слуха — вплоть до полной глухоты. Очень сильный шум (свыше 110 дБ) вызывает резонанс клеточных структур протоплазмы, ведущий к шумовому «опьянению», а затем и к разрушению тканей. На рис. 2.4. представлены источники шумового загрязнения и их последствия для здоровья в рамках шкалы силы звука, которая строится по логарифмам отношений данной величины звука к порогу слышимости.

Рис. 2.4. Схема влияния силы звука на порог слышимости и последствия шумового загрязнения для здоровья человека

Как показывают исследования медиков, повышенные уровни шумов способствуют развитию нервно-психических заболеваний и гипертонии. Борьба с шумом в центральных районах городов затрудняется плотностью сложившейся застройки, из-за которой невозможно строительство шумозащитных экранов, расширение магистралей и высадка деревьев, снижающих на дорогах уровни шумов. Таким образом, наиболее перспективными решениями этой проблемы являются снижение шумов собственных транспортных средств.

По экспертным оценкам, из-за шумового загрязнения 70—80% москвичей проживают в условиях акустического дискомфорта. В домах, расположенных на главных транспортных магистралях, уровни шума достигают 65—85 дБ (при норме не более 50 дБ).

Заметным стало влияние и других физических загрязнителей на здоровье людей в крупных городах. Например, в г. Москве уровень средней напряженности переменного электрического поля для разных районов находится в излишне высоких пределах. Такой режим не является естественным для человека и, следовательно, опасен.

Экологически опасными считаются три вида ионизирующего излучения: корпускулярные (альфа и бета излучения), электромагнитное (гамма излучение) и близкое к нему рентгеновское. Ионизирующее излучение оказывает наибольшее воздействие на высокоразвитые организмы. Микроорганизмы к нему более устойчивы.

При биоценотическом загрязнении основные нагрузки испытывает природная среда; в ней нарушается баланс видов, что приводит к гибели экосистем. Это всегда сопровождается биологическим загрязнением — появлением и размножением патогенных бактерий, которое может быть не менее опасным, чем химическое загрязнение. Например, экологические катастрофы всегда сопровождаются эпидемиями таких болезней как холера, грипп и др. В городе, где на значительных территориях практически уничтожена природная среда, преобладающим процессом повреждения зданий и сооружений стал биохимический процесс коррозии. Он приводит к быстрому разрушению органических и минеральных отделочных материалов, а также вызывает недопустимое для помещений биологическое загрязнение, сопровождающееся аллергическими реакциями и бронхиальными заболеваниями.

Стациально-деструктивное загрязнение наиболее часто наблюдается при строительстве из-за изменения ландшафтов на территории в процессе нерационального природопользования. В экосистему за счет строительной деятельности привносятся дополнительные техногенные компоненты. При этом происходят не только структурные изменения (система становится неоднородной, сложной), но и естественные взаимодействия оказываются нарушенными. Особенно опасен этот вид загрязнения в городах, так как при их строительстве нарушается требование экологической емкости территории, а оставшиеся на территории города природные комплексы не могут обеспечить эффективное очищение воздуха, воды, противостоять «закислению» почвы и превращению ее в пыль.

По данным МГУ, в г. Москве из-за этого вида загрязнения рельеф стал более однообразным и плоским. По мере развития города постепенно срезались и «выполаживались» положительные для данной местности формы рельефа — моренные холмы и возвышенности, береговые валы и песчаные дюны. В прошлом на территории г. Москвы была разветвленная сеть рек. Бассейну р. Москва в ее среднем течении принадлежали около 120 рек, которые определяли гидрогеологический режим территории. Уже к XX веку были засыпаны несколько десятков рек, ручьев и оврагов, мелкие реки были переведены в коллекторы и т.д. Сегодня из-за повреждения коллектора частыми стали явления подтопления зданий и весьма актуальны проблемы гидрогеологического плана для большинства памятников архитектуры.

Из века в век шел процесс стихийного наложения культурных слоев. Возросли нагрузки на окружающую среду и существующая «озеленённость» из-за гибели деревьев и мелких наземных и водных экосистем составляет сегодня всего лишь 33% от оптимальной для города.

В таких условиях опасность для городской системы г. Москвы стали представлять обострившиеся негативные процессы в биосфере. Участки геологического риска занимают в настоящее время 48% территории города (распространены во всех административных округах), 40% городской территории оказались в подтопленном состоянии, зафиксированы 15 участков развития глубоких (до 100 м) оползней и свыше 300 участков проявления поверхностных оползней. Активизированы карстово-суффозионные процессы (в северо-западной части города выявлены 10 потенциально опасных зон).

Реакция геологической среды на антропогенные воздействия чаще всего проявляется через значительное время, однако в таких масштабах, которые требуют колоссальных затрат на исправление ситуации и защиту построек. Так, в 1987 году провалилась под землю на глубину 10 м улица Пархоменко вместе с домами в г. Калуша Ивано-Франковской области. Причина — систематическая выработка руды и неисследованность грунтов перед застройкой улицы. Если бы, с учетом подобных факторов, своевременно были проведены консервационные и укрепительные работы, несчастья бы не произошло.

Как правило, значительное стациально-деструктивное загрязнение приводит к увеличению нагрузок на окружающую среду и от остальных видов загрязнения.

Эстетическое (визуальное) загрязнение причинило и продолжает причинять значительный ущерб архитектурно-исторической среде города, например, потерян колорит исторических улиц и двориков г. Москвы. Историческая часть города и ландшафт на территориях нового строительства пострадали из-за возведения невыразительных объектов, несоответствующих ландшафту и характеру исторической застройки.

Однообразная архитектура внесла не только дисгармонию в историческую среду города, но и обострила социальные проблемы. Появившиеся в 1960-х годах в городской среде эстетически непривлекательные здания стали отрицательно влиять на зрение и психику человека — люди стали угрюмыми, возросло количество случаев вандализма и т.п. Загрязнителями стали серые однообразные фасады с резко сниженным количеством видимых элементов (глухие фасады, панели большого размера, стены, облицованные кафельной плиткой, и т.п.).

Резюмируя изложенное, можно выделить следующие негативные последствия загрязнений:

• ухудшение качества окружающей среды для живых организмов, т.е. деаэрация;

• образование нежелательных потерь вещества, энергии, труда и средств, затраченных человеком для добычи и заготовки сырья и материалов, превращающихся в безвозвратные отходы, рассеиваемые в биосфере;

• необратимое разрушение как отдельных экологических систем, так и биосферы в целом, включая воздействие на глобальные физико-химические параметры среды;

• потери плодородных земель, снижение продуктивности экологических систем и биосферы в целом;

• коррозионные повреждения зданий и сооружений, изъятие из экосистемы новых ресурсов и повторное загрязнение окружающей среды;

• прямое или косвенное ухудшение физического и морального состояния человека как главной производительной силы общества.

Итак, основными причинами критической ситуации в технобиосфере ПТС стало несоблюдение человеком основных экологических законов и преобладание антропоцентрического подхода к удовлетворению его потребностей.

Сегодня определено, что критические ситуации возникают при строительстве и эксплуатации следующих предприятий народного хозяйства и территорий, для которых при проектировании требуется разработка раздела «оценка воздействий на окружающую среду», сокращенно ОВОС:

1) заводы и установки по переработке сырой нефти, которые газифицируют либо гидролизируют как минимум 500 т в сутки нефтяного сланца, каменного угля либо торфа;

2) котельные и энергетические установки, чья мощность горения не менее 300 МВт;

3) плавильные и литейные цеха производительностью свыше 5 000 т в год, заводы черной и цветной металлургии, агломерационные фабрики, цеха по выпуску легированных сталей, а также аффинажные фабрики и обжиговые цеха;

4) асбестовые карьеры, а также фабрики, перерабатывающие асбест и выпускающие изделия из него;

5) заводы по выпуску искусственного волокна, минеральной ваты, цемента, установки, использующие растворители и вещества, содержащие растворители, в которых их использование составляет более 1 000 т в год, а также фабрики, выпускающие в больших объемах химикаты, опасные для здоровья человека и вредные для окружающей среды;

6) установки по сжиганию вредных отходов, установки по их физико-химической обработке и места свалок, установки по сжиганию коммунально-бытового мусора и свалки с объемом хранения более 20 000 т в год;

7) целлюлозно-бумажные и картонные фабрики;

8) крупномасштабное производство по добыче и обогащению металлических и прочих руд;

9) хранилища нефти и нефтехимических материалов с общей вместимостью свыше 50 000 м3;

10) строительство автодорог, шоссе, магистральных железнодорожных линий, а также аэродромов с длинной взлетной полосой — как минимум, 2 100 м;

11) магистральные водопроводы, канализационные линии, нефте- и продуктопроводы диаметром, как минимум, 1 000 мм, крупноразмерные водные и канализационные туннели, а также трубопроводы с напором, как минимум, 400 м;

12) морские фарватеры с глубиной, как минимум, 8 м, внутренние фарватеры с глубиной, как минимум, 4 м, порты, входные каналы которых соответствуют вышеуказанным величинам, а также другие крупные каналы;

13) установки по очистке бытовой канализации в населенных пунктах численностью свыше 100 000 жителей;

14) плотины, водохранилища площадью свыше 10 км2, проекты по регулированию водных систем, если средний сброс превышает 20 м3/с и если объем стока и уровень воды могут существенно отличаться от исходной ситуации;

15) забор грунтовых вод при минимальном годовом объеме 3 млн м3;

16) добыча углеводородов в открытом море;

17) территории лесов, болот и болотистой местности площадью более 200 га, находящиеся в общем пользовании, на которых предполагается постоянное изменение их природы через осушение или мелиорацию, окончательное снятие древесной растительности либо засаждение их древесными породами, не относящимися к природе данного региона;

18) ядерные установки и реакторы, не считая исследовательских реакторов мощностью производимого тепла менее одного МВт, а также установки, предназначенные, в первую очередь, для производства или обогащения ядерных материалов, повторной переработки радиоактивных отходов.

Загрязнители внутри помещений

Современный человек проводит в зданиях, в зависимости от образа жизни и условий трудовой деятельности, от 52 до 85% суточного времени, поэтому внутренняя среда помещений, даже при относительно невысоких концентрациях большого количества токсичных веществ, оказывает значительное влияние на самочувствие, работоспособность, общую заболеваемость, аллергопатологию, иммунный статус и проч.

Среда внутри помещений может быть охарактеризована следующими параметрами: эстетическими, физическими, химическими и биологическими. Любое их отклонение от оптимальных значений для человека (оптимальные значения определены тем, что человек является составной частью экосистемы и, следовательно, только естественный состав воздуха, воды и др. экологических факторов окружающей среды для него будет благоприятен) проявляется в чувстве дискомфорта, плохом самочувствии и ухудшении здоровья.

Наибольшее негативное влияние на человека оказывают химические загрязнители, которые, в силу замкнутости объема, плохо рассеиваются и в больших концентрациях присутствуют в помещениях не только из-за поступления из атмосферы, но и, в основном, из внутренних источников. В зависимости от функционального назначения помещения эти загрязнители различны. Наиболее характерными принято считать продукты деструкции синтетических полимерных материалов (лаки, краски, клеи, шпатлевки, мастики, некоторые виды линолеума, обоев, древесностружечные плиты и другие отделочные материалы, полученные с использованием химических модификаторов и добавок). Из-за плохой вентиляции опасными являются продукты неполного сгорания газа, угля, дров в печах, каминах и газовых плитах — угарный газ (СО), углерод (С) и др. Препараты бытовой химии стали типичными загрязнителями в жилых и общественных зданиях. Природные фитонциды, поступающие со свежим чистым воздухом, заменены синтетическими ароматическими веществами освежителей воздуха. Как правило, это придает только видимость свежести, происходит самообман за счет подавления обоняния, неприятный запах не устраняется, а только перебивается. Бытовые отходы, бытовой мусор, бактериостатическая загрязненность, зараженность материалов стен и полимерных материалов патогенными бактериями, домовым грибом и другими микроорганизмами также относят к опасным загрязнителям.

НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды РАМН установлено, что в воздухе жилых и общественных зданий могут одновременно присутствовать более 100 летучих веществ, химических соединений, относящихся к различным классам опасности. Сравнительная количественная оценка химического загрязнения наружного воздуха и воздуха помещений жилых и общественных зданий показала, что загрязнение воздушной среды всех общественных зданий превосходило уровень загрязнения наружного воздуха в 1,8—4 раза — в зависимости от степени загрязнения последнего и мощности внутренних источников загрязнения.

Одним из самых мощных источников загрязнения зданий являются строительные отделочные материалы. О степени опасности этих веществ можно судить по их балльной оценке — классу опасности (1 класс — самые опасные; 2, 3, 4 — менее опасные). Опасные последствия для человека трудно прогнозируемы, недостаточно изучено их влияние на различные возрастные группы, не определен их синергетический эффект и другие гигиенические характеристики. О конкретном вреде для человека некоторых из них можно судить по нижеприведенным данным. На сегодняшний день известно, что контакт человека с феноло-, мочевино-, меламино- формальдегидными, эпоксидными, полиэфирными смолами, полиамидами, поливинилхлоридом, каучуками и клеями различного состава может быть причиной аллергических дерматитов. Аллергенными свойствами обладают выделяющиеся из полимерных материалов акрилонитрил, ароматические амины (например, неозон Д), бензол, толуол, ксилолы, гексаметилендиамин, ацетон, резорцин, каптакс, фталаты, кумарон, малеиновый ангидрид, пиридин. Ряд ингредиентов полимерных материалов, например, фталевый ангидрид, гидроперекиси, стирол, влияют на функции половых желез (гонадотропное действие). Известны тератогенные и эмбриотоксичные свойства бензола, фенола и его производных, а также формальдегида. К числу химических мутагенов относят этилен- и пропиленоксид, диметилформамид, фенол, формальдегид, эпихлоргидрин, этиленгликоль, гидроперекись изопропилбензола.

Из химических веществ, входящих в состав полимерных материалов, канцерогенными свойствами обладают, например, полициклические углеводороды (3,4-бензопирен), перекиси. Так как многие из перечисленных веществ используются в реставрации, их негативное влияние на человека необходимо обязательно учитывать уже на стадии выбора материала реставрационных работ в интерьере (согласно экологическим требованиям по показателям здоровья) и стараться избегать использования тех из них, которые содержат вещества, опасные для человека и всего живого на Земле.

Помимо ингредиентного загрязнения в помещениях возможно загрязнение параметрическое. В зависимости от того, где в здании человек находится, он может получать меньшую или большую дозу облучения. Здание, защищая человека от внешних источников облучения, само, за счет содержания радионуклидов в строительных материалах, влияет на человека, и это необходимо учитывать при выборе материалов для строительства, реконструкции и реставрации (свойства материалов приводятся в сертификатах по радиационной гигиене).

Вторая опасность параметрического загрязнения помещений связана с поступлением радона. Опасность загрязнения радоном возникает, в первую очередь, в подвальных помещениях и на нижних этажах, куда он поступает из земли. Поступление радона усиливается, когда теплый воздух выходит сквозь крыши домов, создавая разрежение.

Таким образом, загрязнение воздуха в помещениях — очень важная для строителей и реставраторов экологическая проблема. При ее решении следует выделить основные источники и причины загрязнений. Разрабатывая проекты, необходимо учитывать три категории причин загрязнения:

• вещества (материалы) и оборудование, используемые в интерьерах, выделяют потенциально опасные испарения;

• помещения становятся все более и более герметичными, и загрязняющие вещества накапливаются до опасных уровней;

• экспозиция загрязнения гораздо больше в помещении (до 70—80% времени человек находится внутри), чем на открытом воздухе.

Поэтому актуальным становится экологический подход к планировке помещений, оценке и выбору строительных материалов для интерьеров, выбору и размещению инженерного оборудования в зданиях и т.д. Строители и реставраторы в своей деятельности могут решать эту экологическую проблему двояко — с одной стороны, не допуская дальнейшего загрязнения окружающей среды, а с другой — принимая специальные решения по защите человека от загрязнителей.

Необходим дифференцированный компенсационный подход к решению экологических задач в строительстве. В нынешней критической ситуации нужна разработка экологической политики строительного предприятия и при этом обязательно должны быть учтены законы экологии Б. Комменера:

1 — все связано со всем;

2 — все должно куда-то деваться;

3 — природа «знает» лучше;

4 — ничто не дается даром.