Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов в строительстве. Учебно-методический комплекс

Нисковская Е.В.

Возрастное ограничение: 12+ Жанр: Наука Издательство: Проспект Дата размещения: 10.08.2015 ISBN: 9785392191116 Язык: Объем текста: 265 стр. Формат: epub

Оглавление

Рабочая учебная программа

Конспект лекций

Тесты к лекциям

Лабораторный практикум

Тесты к лабораторному практикуму

Методические указания по выполнению курсовой работы

Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгу

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

Введение

Антропогенное преобразование окружающей среды, в основном, происходит при производстве строительных работ, которые, согласно определению, представляют собой производственную деятельность, направленную на возведение, ремонт и/или реконструкцию строительной продукции.

Создавая благоприятную для обитания среду, человек подверг преобразованию большую часть биосферы, причинами активного процесса стал научно-технический прогресс и резкий рост численности населения Земли.

Преобразование природы проявляется не только активными процессами изъятия природных ресурсов, возведением конструкций, зданий, сооружений, но и мощным загрязнением всех сред биосферы: атмосферы, литосферы, гидросферы.

Истощение природных запасов усиливается их нерациональным использованием, приводящим к гигантским скоплениям отходов (отвалы пустых горных пород, шлаков, шламов, некондиционных руд, мусора и разнообразные промышленные отходы и сточные воды).

Современное развитие технологий не позволяет полностью исключить вредное влияние техногенной деятельности на природные ресурсы и окружающую среду, но разработаны и продолжают совершенствоваться технологии минимизации негативного воздействия.

Строительное производство включает в себя не только мероприятия, направленные на осуществление и контроль за проведением строительных работ, но и такой мощный источник воздействия на окружающую среду, как промышленность строительных материалов.

При строительстве различных промышленных и гражданских объектов занимаются большие площади плодородных земель, деградирует и уничтожается растительность, почва, наносится ущерб фауне, загрязняется воздух и вода. Сокращать все виды потерь, минимизировать возможные риски и последствия необходимо еще на стадии проектно-изыскательских работ. Создавая и реконструируя промышленные объекты, их структуры и аппараты, необходимо руководствоваться принципами устойчивого развития.

1. Роль промышленности строительных материалов в загрязнении окружающей среды

К строительным материалам относится большая группа нерудных полезных ископаемых, применяемых или в естественном состоянии, или после механической термической обработки. Это строительные камни, песок, гравий, щебень, известняк, мел, мрамор, гипс, глина и др. Кроме того, строительными материалами являются разнообразные продукты промышленного производства: вяжущие вещества – цемент, известь и др.; бетон, железобетон, шлакобетон, силикатный кирпич, стекло, стекловолокно, красный кирпич, асбестоцементные изделия, шифер, теплоизоляционные материалы, канализационные трубы, облицовочные плиты и т.д.

Промышленность строительных материалов (далее везде “стройматериалов”) традиционно относится к числу существенных источников загрязнения окружающей среды, в частности атмосферы.

Загрязнение атмосферы происходит при добыче полезных ископаемых открытым – наиболее дешевым – способом. Промышленность стройматериалов использует ежегодно более 2 млрд т минерального сырья. Запыленность воздуха и ухудшение жизненных условий возрастают за счет выветривания горных пород, складированных в отвалы. Эти отвалы не только сокращают площадь сельскохозяйственных земель, но и являются источниками различных загрязняющих веществ, которые развеиваются ветрами, повышая запыленность атмосферы, действуя угнетающе на растительность прилегающих территорий.

Процессы подготовки сырья, его дробления, фракционирования и хранения связаны с загрязнением окружающей среды. Для предприятий характерно обилие транспортных средств, создающих шум, выделяющих копоть и газы, вредные для человека и природы.

Технологическая схема производства стройматериалов включает добычу, доставку, измельчение, смешивание компонентов, последующие прессование, сушку, обжиг, упаковку готовой продукции. При этом почти на всех этапах выделяется пыль. Широкое использование порошковых компонентов усложняет задачи обеспыливания. Источником пыли являются открытые склады нерудного минерального сырья (песка, гравия, щебня и др.). Пыль строительных материалов очень разнообразна по составу, физико-химическим и механическим свойствам, чем и обусловлено ее отрицательное действие на окружающую среду и различные органы человека.

Портландцемент (один из лучших видов цемента) получают обжигом мелко измельченной смеси известняка и глины, при спекании этой смеси образуется плотный клинкер, который затем размалывают в тонкий порошок. Между глиной и известняком происходят сложные химические реакции. Упрощенно их можно представить как обезвоживание каолинита, разложение известняка и образование силиката кальция:

(1.1)

(1.2)

(1.3)

Основные компоненты цемента – СаО, Аl2O3, SiO2.

Негашеную известь, в основном состоящую из СаО, получают в промышленности обжигом известняка по реакции (1.2).

При взаимодействии СаО с водой получают гашеную известь:

СаО + H2О = Са(ОН)2 + О. (1.4)

Смесь гашеной извести с цементом, водой и песком применяют в строительстве.

В производстве цемента запыленность воздуха в рабочей зоне может достигать 100–120 мг/м3, при производстве извести – 70–80 мг/м3. ПДК цемента в воздухе рабочей зоны составляет 6 мг/м3. В окружающей среде запыленность воздуха значительно ниже, чем в рабочей зоне.

В районе цементного завода она колеблется от десятых долей миллиграмма до нескольких миллиграммов на 1 м3 воздуха. Главными источниками пыли и газов на таких заводах являются цеха обжига и помола. В цехах подготовки сырья сильно пылят дробилки и сушильные барабаны для известняка и глины. В воздухе рабочей зоны сушильных барабанов и сырьевых мельниц иногда содержится несколько десятков граммов пыли в 1 м3.

Пыль цементных заводов и карьеров по добыче известняка и глины может быть источником загрязнения окружающей среды сопутствующими тяжелыми металлами. Влияние предприятия распространяется на несколько километров. По данным исследований около карьера цементного завода содержание Сr, Sr, Ti, Pb в листьях тополя в 2–2,5 раза выше по сравнению с “фоном”. Вторая зона с повышенным содержанием этих металлов может наблюдаться на расстоянии в несколько километров в том направлении, куда дуют ветры. Это необходимо учитывать при планировании строительства жилого массива. Предприятия, являющиеся источниками загрязнения воздушной среды, должны отделяться от жилой застроти предприятия не должны располагаться с наветренной стороны для ветров преобладающего направления по отношению к застройке жилья.

В производстве гипса ввиду больших потерь сырья запыленность в рабочей зоне, очень велика, и атмосферный воздух загрязняется в радиусе 1–1,5 км. Жженый гипс, или алебастр (СаSO4)2 ⋅ H2О, получают при нагревании до 150–180°С природного гипса СаSO4 ⋅ 2H2О:

(1.5)

Алебастр в смеси с известью, песком и водой применяют в качестве штукатурки, а в медицине его используют для наложения гипсовых повязок.

В производстве глиняного (красного) кирпича и силикатного (белого) кирпича, строительной керамики запыленность производственных помещений достигает 6–10 мг/м3. ПДК глины в воздухе рабочей зоны составляет 6 мг/м3. При изготовлении красного кирпича глину смешивают с песком и водой, формуют в кирпич-сырец, который далее сушат и обжигают. Глины, богатые Fe2O3, после обжига окрашиваются в бурые и красные цвета. Глину, сильно “загрязненную” оксидом железа и песком, называют формовочной землей. Такую глину преимущественно используют для изготовления кирпича и черепицы. Силикатный кирпич изготовляют путем нагревания в автоклавах при температуре 180°С смеси гашеной извести Са(ОН)2 с песком SiO2.

Весьма опасна пыль кварца (SiO2), образующаяся при производстве стекла и изделий из него. Сырьем для производства обычного оконного стекла служат кварцевый песок SiO2, сода Na2СО3 и известняк СаСО3. Эти вещества тщательно перемешивают и нагревают при температуре 1500°С:

(1.6)

(1.7)

Образовавшиеся силикаты натрия и кальция сплавляют с песком, который берут в избытке. Примерный состав такого стекла можно выразить формулой Na2О ⋅ СаО ⋅ 6SiO2. При изготовлении стекла иного назначения (химического), кварцевого, хрустального используют и другое сырье: поташ К2СО3, оксид свинца (II) PbО и др. Из стекла делают стекловолокно и ткани, применяемые в качестве теплои электроизоляторов.

Особую экологическую опасность представляет пыль, выделяющаяся при добыче асбеста, изготовлении и обработке асбестоцементных изделий. Асбест – это природный минерал с кристаллами в форме тонких волокон. Он относится к волокнистым силикатам. Состав хризотил-асбеста можно выразить химической формулой Мg6(ОН)8[Si4O10] (иногда приводится формула асбеста – 3МgO ⋅ 2SiO2 ⋅ 2Н2О). Асбест не горюч, его используют в качестве теплоизоляционного и огнеупорного материала для обкладки труб парового отопления, в потолочных перекрытиях, для звукоизоляции существенных зданий. Его даже использовали для покрытия гладильных досок, в некоторых красках и кровельных материалах. В 1960-х гг. было обнаружено, что асбестовая пыль обладает канцерогенным действием.

Существенным источником загрязнения воздуха являются асфальтобетонные заводы. На этом производстве образуется много пыли, дымят сжигаемое топливо и горячий битум.

Обильное выделение пыли наблюдается при изготовлении древесностружечных и древесноволокнистых плит (ДСП и ДВП). Древесная пыль огнеопасна и взрывоопасна.

В качестве покрытия пола используют линолеум – полимерный органический материал на основе поливинилхлорида (ПВХ), в который добавляют фталаты в качестве пластификатора. Фталаты (соли и сложные эфиры фталевой кислоты) используют для этой цели и в других пластмассах, хотя в меньшем объеме, чем в ПВХ. Кроме того, их используют при изготовлении растворителей, смазок, в производстве бумаги, в парфюмерии (в дезодорантах), при изготовлении пестицидов, лаков и красок. Фталаты относятся к веществам, распространенным повсеместно, их находят в почве, воде и воздухе. Фталаты могут встречаться и в продуктах питания с искусственной упаковкой. Источником распространения этих веществ в окружающей среде служат потери их в производстве, происходящая со временем диффузия из пластмасс, а также улетучивание при сжигании пластмасс.

ПВХ и сополимеры винилхлорида составляют примерно 75% рынка полимеров. Покрытие пола, производимое в Германии, состоит на 28–50% из ПВХ, 25–60% – из наполнителя, 10–20% – пластификатора, 1–5% – пигмента и 1–2% – смазки и стабилизатора.

Установлено отрицательное влияние фталатов на живые организмы. При действии фталатов на растения наблюдаются хлорозы, при которых бледнеет зеленая окраска листьев. Вредное воздействие на растения может оказывать эмиссия фталатов из пленочных материалов теплиц. Исследования животных показали, что в большей степени фталаты концентрируются в печени и легких. При длительном воздействии в больших дозах наиболее распространенный ди-2-этилгексилфталат оказывает на животных мутагенное, канцерогенное и тератогенное действие. Для человека установлено, что фталаты вызывают воспалительные процессы слизистых оболочек, раздражения кожи, слабость, чувство беспокойства. Максимально допустимая эмиссионная концентрация для фталатов установлена равной 10 мг/м3.

Перечисленные примеры применения неорганических и органических веществ дают нам представление о том, какой вклад промышленность стройматериалов вносит в загрязнение окружающей среды.

В заключение необходимо отметить, что строительная индустрия является одной из немногих отраслей промышленности, в которой можно использовать в качестве исходного материала попутно добываемые породы и образуемые отходы многих производств, например отходы ТЭС, металлургической, химической и других отраслей промышленности. Строительная индустрия использует отходы и других отраслей промышленности. Например, отходы углеобогащения применяются в производстве легких бетонов; фосфогипс (отход производства фосфорной кислоты) – в производстве потолочных плит, цемента; отходы целлюлозно-бумажной промышленности – в качестве добавок при изготовлении керамзита, арболита; отходы деревообрабатывающей промышленности – для изготовления ДВП, ДСП и арболитовых изделий и т.д. Промышленность стройматериалов использует и вторичные ресурсы, например:

• бой стекла – для производства стекловолокна;

• отходы потребления полимерных материалов – для производства линолеумной плитки;

• макулатуру – для производства мягкой кровли (рубероид, толь);

• резиновую крошку из вышедших из употребления автошин – для производства гидроизоляционных материалов и т.д.

Переход строительной индустрии на новую сырьевую базу – использование нетрадиционного сырья (попутно добываемых пород и отходов) – дает существенный эколого-экономический эффект: позволяет экономить природное сырье, охранять плодородные земли и решать экологические задачи охраны окружающей среды.

Масса выбросов загрязняющих веществ от предприятий строительного комплекса ежегодно составляет порядка 18 тыс. т. По сравнению с 1994 г. выбросы увеличились на 0,4 тыс. т, или на 2,1%. На долю выбросов предприятий строительного комплекса приходится 20,9% от общих выбросов загрязняющих веществ в области.

1.1. Загрязнение атмосферы аэрозолями

Природные и антропогенные источники аэрозолей. Помимо газообразных веществ, в воздухе присутствуют твердые и жидкие частицы. Это еще одно серьезное загрязнение атмосферы.

Частицы, находящиеся в воздухе во взвешенном состоянии, образуют различные аэрозоли (от греч. aer – воздух и лат. sоlutiо – раствор). Аэрозоли – это дисперсные системы с газообразной дисперсионной средой. По агрегатному состоянию и размерам частиц дисперсной фазы аэрозоли делят на туманы – системы с жидкой дисперсной фазой в виде капель размером 0,1–10 мкм, пыли – системы с твердыми частицами размером более 10 мкм и дымы – системы, размеры твердых частиц в которых находятся в пределах 0,001–10 мкм. Если туманы – это капли жидкости в воздухе, то дымы и пыли – твердые частицы в воздухе. Одновременное образование тумана и дыма, как мы уже знаем, приводит к такому экологически неблагоприятному явлению, как смог.

Пыли и дымы содержат твердые частицы самой разнообразной формы. Упрощенно данные частицы можно представить в виде сфер с радиусом в пределах от 0,001 до 100 мкм. Наиболее многочисленны частицы аэрозолей с радиусом 0,1–1 мкм.

Частицы аэрозолей либо попадают в атмосферу с земной поверхности в готовом виде, либо образуются непосредственно в атмосфере в результате химических реакций.

Рассмотрим происхождение различных видов аэрозолей. Вода находится в атмосфере главным образом в виде облаков, дождя, тумана и дымки. В частицах дымки вода присутствует в виде тонкой пленки жидкости на твердой поверхности. Каждая капелька влаги, возникающая при конденсации водяных паров, содержит не только растворенные атмосферные газы, но и растворенные твердые неорганические и органические загрязнители атмосферы. Капли атмосферной влаги представляют собой как бы микрореактор, в котором могут происходить всевозможные химические превращения. В табл. 1.1 приведены свойства частиц атмосферной влаги.

Оксиды железа и марганца являются потенциальными катализаторами окислительно-восстановительных превращений в атмосферной влаге.

Большая концентрация ядер, конденсации (посторонних частиц) в атмосфере над городом приводит к повышенной облачности, увеличению частоты выпадения осадков и увеличению количества туманов. Повторяемость туманов в городах на 10–20% выше, чем на открытой местности.

Таблица 1.1

Свойства частиц атмосферной влаги (по Ю.И. Скурлатову, 1994)

Помимо частиц воды, в атмосфере возможно появление частиц других жидкостей, т.е. возникновение туманов иной химической природы. В атмосферном воздухе в виде взвеси могут находиться такие жидкие вещества, как, например, образующиеся при неполном сгорании бензина и дизельного топлива жидкие углеводороды и производные углеводородов, которые улетучиваются в воздух. В результате фотохимических реакций между оксидами азота и углеводородами образуются новые жидкие органические соединения, которые рассеиваются в воздухе в виде мельчайших капелек.

В загрязнении атмосферы большую роль играют пыли и дымы, твердые частицы которых очень разнообразны и по химическому составу, и по происхождению. Естественными источниками твердых частиц являются вулканы при их извержении; метеориты, сгорающие в слоях атмосферы; горные породы (частицы, образующиеся при выветривании этих пород); причиной образования частиц могут быть ветровая эрозия почв, пыльные бури, лесные пожары, морские штормы, цветочная пыльца. Антропогенными источниками твердых частиц являются открытые разработки угля и других полезных ископаемых, а кроме того, к образованию твердых частиц в атмосфере приводят: сжигание топлива на ТЭС, ТЭЦ, в котельных промышленных предприятий и в автомобилях; обогащение и обработка руд; выплавка и обработка металлов (резание, сверление); производство цемента, асбеста, кирпича и других строительных материалов; различные процессы обработки материалов в силикатной промышленности (дробление, размалывание); производство и применение удобрений и пестицидов; сжигание мусора и отходов; ядерные взрывы и др. Несмотря на такое разнообразие антропогенных источников, считается, что больше половины твердых частиц имеют естественное происхождение, хотя очень трудно разделить антропогенное и природное происхождения аэрозоля. Например, во время аварии на Чернобыльской атомной электростанции в 1986 г. в окружающую среду, в том числе в атмосферу, попали радиоактивные частицы Сs-137, Sr-90, Рu-239, U-235 и др., из которых многие осели на почву, лес. Это было загрязнение антропогенного характера, явившееся результатом техногенной катастрофы. При лесных пожарах, ветровой эрозии почв (естественные процессы) происходит распространение радиоактивных аэрозолей на сотни и даже тысячи километров в другие регионы. Такое явление произошло в сентябре 1992 г. во время пыльной бури, зародившейся на Балканах, охватившей северную часть Украины, Брянскую область России, юго-восточную часть Белоруссии (радиационно загрязненные территории). Были исследованы траектории переноса воздушных масс на высоте 1,5 км из районов Киева и Гомеля, которые привели к 100кратному повышению концентрации Сs-137 в Вильнюсе (Литва).

В перечисленных выше естественных и антропогенных процессах образуются твердые частицы разного химического состава. Например, большое количество твердых частиц получается при сжигании угля – это частицы золы (СаSiO3), сажи (С), оксидов металлов (СаО, FеО, Fе2О3). В глобальном (земном) масштабе твердые частицы в атмосфере имеют в основном минеральное происхождение, но в отдельных районах состав их меняется в зависимости от источников образования, и могут преобладать силикаты, карбонаты, сульфаты щелочных и щелочноземельных металлов, тяжелые металлы, углеводороды, сажа и даже споры растений.

Например, в атмосфере города Белгорода (в зоне предприятий строительного комплекса) в 1996–1998 гг. были обнаружены аэрозольные частицы размером 0,5–70 мкм. Среди них преобладали минеральные асимметричной формы частицы кальцита СаСО3, кварца SiO2, кальцита с примесью магнезита Са(Мg)СО3. Присутствовали также аэрозольные частицы, образованные в результате высокотемпературных процессов. Для них характерны полиэлементность состава и сферическая форма. Такие частицы состоят из многих элементов – Si, Са, Мg, Аl, Fе, К, Ва, Nа, S, Р, Рb, Сu, Zn и др.

Приведем примеры образования аэрозолей непосредственно в атмосфере в результате химических реакций. Многие аэрозольные частицы образуются из газов, например SO2, или из углеводородов. Как известно, сернистый газ – один из основных загрязнителей воздуха. В атмосфере происходит его окисление с образованием тумана серной кислоты. Это может быть фотохимическое или каталитическое окисление. Последнее связано с присутствием соответствующего катализатора (ионов тяжелых металлов) и достигает высокого уровня только в загрязненном воздухе. Даже в отсутствие света диоксид серы окисляется в воздухе при наличии некоторых оксидов металлов (алюминия, кальция и железа).

Из многочисленных органических соединений, попадающих в атмосферу, наибольшую склонность к образованию аэрозолей проявляют терпены – ненасыщенные углеводороды состава (С5Н8), содержащиеся главным образом в растениях. Так, наблюдаемая над хвойными лесами в летнее время голубоватая дымка представляет собой аэрозоль, возникающий в результате фотохимического окисления терпенов.

Число аэрозольных частиц в воздухе сильно варьирует в зависимости от местности. В нижней тропосфере на высоте менее 2 км, в сельских районах их концентрация составляет ~ 104 частиц в 1 см3 воздуха, а над загрязненными большими городами – > 105 частиц в 1 см3 воздуха. Фоновый уровень, соответствующий чистому воздуху, не подверженному влиянию локальных источников аэрозолей, характеризуется концентрацией 200–500 частиц в 1см3.

Трансформация аэрозольных частиц в атмосфере. Частицы в атмосфере претерпевают изменения. Под действием силы тяжести они могут осаждаться. Кроме того, находясь в состоянии броуновского движения в воздушной массе, частицы сталкиваются и коагулируют (соединяются между собой), т.е. размеры их увеличиваются, а количество уменьшается. Они также взаимодействуют с газообразными примесями с образованием новых аэрозольных частиц иного химического состава. В любом случае первоначальное состояние частиц постоянно изменяется. Рассмотрим поведение аэрозольных частиц в атмосфере. Характерное свойство аэрозолей связано со склонностью частиц дисперсной фазы к седиментации (оседанию под действием силы тяжести). Из закона Стокса для силы трения Fтр = 6πηru следует, что постоянная скорость седиментации (u) сферической частицы пропорциональна квадрату ее радиуса (r), разности плотностей частицы (р) и среды (ро), обратно пропорциональна вязкости среды (η):

(1.8)

Для описания седиментации частиц несферической формы в уравнение Стокса вводят дополнительные множители, например фактор формы.

Применимость закона Стокса ограничивается дисперсностью частиц. Большие частицы (более 100 мкм) могут двигаться ускоренно, и тогда для определения скорости их движения уравнение неприменимо. Малые частицы (менее 0,1 мкм) осаждаются очень медленно, на это осаждение влияют внешние воздействия. В аэрозолях закон Стокса удовлетворительно описывает движение частиц с радиусом более 5 мкм. От скорости осаждения аэрозольных частиц зависит продолжительность их пребывания в атмосфере. В целом эта величина колеблется от нескольких суток до нескольких недель, составляя в среднем около одной недели. Наиболее мелкие частицы могут оставаться в атмосфере во взвешенном состоянии более года. Время жизни капель невелико – от нескольких минут в случае больших дождевых капель и примерно до одного часа для капель облаков. Время жизни частиц смога размером < 1 мкм достигает недели.

Практически можно считать, что осаждаются лишь частицы размером > 1 мкм, а для меньших частиц скорость осаждения слишком мала, тогда как частицы размером > 10 мкм оседают быстро. При этом если частицы размером от 5 до 1 мкм образуют сравнительно устойчивые системы медленно осаждающихся частиц, то частицы < 1 мкм ведут себя подобно газам.

Путем осаждения из атмосферы удаляется около 20% частиц, главным образом в результате промывания атмосферы осадками и образования туманов. Этот процесс очищения влияет на время пребывания частиц в атмосфере. Те частицы, которые по своему поведению сходны с частицами газов (диаметр 1 мкм и меньше), в значительно меньшей степени подвержены действию атмосферных осадков, время их пребывания в нижних слоях атмосферы составляет 10–20 суток. Этого времени бывает достаточно для распространения частиц по всему полушарию (хемисфере). Однако перемещение из Северного полушария в Южное за 20 суток не представляется возможным, поскольку экваториальная зона низкого давления вокруг Земли значительно затрудняет обмен воздушными массами между двумя полушариями.

Если частицы достигают верхних слоев тропосферы, то они могут проникнуть в стратосферу с помощью горизонтальных, воздушных потоков между тропосферой и стратосферой. При вулканических извержениях частицы золы и пыли могут подниматься на высоту до 20 км и выше. Продолжительность существования аэрозольных частиц в стратосфере составляет 1–3 года.

Время пребывания частиц в атмосфере и, следовательно, их распространение по земной поверхности зависят не только от размеров частиц и их плотности, но и от скорости ветров, а также от того, на какую высоту частицы были занесены первоначально. Крупные частицы обычно оседают в течение нескольких часов или суток, тем не менее они могут переноситься на сотни километров, если вначале оказались на достаточно большой высоте. Так, например, пыль пустыни Сахара можно обнаружить на юге США, в Центральной и Латинской Америке. Средняя плотность частиц этой пыли, имеющих в поперечнике 12 мкм и больше, равна 2,5 г/см3. Ежегодная масса атмосферной пыли, выносимой из Сахары, составляет 100–400 Мт, при этом пыль частично осаждается в сухом виде, частично прибивается к земле дождями.

Атмосферные аэрозоли, накапливающиеся над городом и промышленными зонами, имеют не только локальное, но и региональное значение. Сначала они образуют сгущения над первоначальными источниками, но при сильном движении воздушных масс эти загрязнения могут разноситься в подветренную сторону.

В экологическом отношении очень важно знать и прогнозировать возможный атмосферный перенос образующихся аэрозолей на более или менее далекие расстояния. Зная размер частиц аэрозолей в районе предприятий строительного комплекса г. Белгорода, можно сделать следующий прогноз их переноса в атмосфере. В северо-восточной части города, в зоне комбината “Стройматериалы”, большинство аэрозольных частиц имеют размеры > 10 мкм, а именно 40, 60 и 70 мкм, т.е. являются быстро осаждающимися. Это в основном минеральные частицы кальцита СаСО3 и кварца SiO2. Их распространение в атмосфере носит преимущественно локальный характер. Обнаружены здесь и многокомпонентные пепловые частицы диаметром 4 мкм, образующиеся в результате высокотемпературных процессов.

Возможен их атмосферный перенос в региональном масштабе. Атмосферные частицы в западной части города, имеющие размеры 8, 5 и 1,6 мкм, переносятся уже на большие расстояния и могут давать региональное загрязнение. В этой части города находятся комбинат асбестоцементных изделий, завод железобетонных изделий, цементный завод и другие предприятия. Большинство (65%) аэрозольных частиц в данной промышленной зоне имеет размер 1 мкм и менее, время их пребывания в нижних слоях атмосферы может достигать 20 суток.

Следовательно, наблюдаемое изменение атмосферы не ограничится городской чертой, а будет распространяться далее – в региональном и даже глобальном масштабах. Обычно время полного перемешивания в пределах полушария составляет от 0,5 до 3 месяцев, а перемешивание воздушных масс между полушариями длится примерно год.

В областях с умеренным климатом интенсивность поступлений аэрозолей в атмосферу заметно зависит от времени года. Их образование по естественным причинам достигает максимума в жаркие летние месяцы, а выделение частиц антропогенного происхождения над городами и густонаселенными районами максимально в отопительный зимний период. Главной причиной возникновения аэрозолей в последнем случае являются продукты, образующиеся при работе промышленных и бытовых котельных.

Область распространения аэрозолей, образующихся в закрытых помещениях, имеет четко ограниченный местный характер. При отсутствии вентиляции и вытяжных устройств концентрация загрязнения может достичь такой величины, что станет опасной для человеческого организма. Это особенно характерно для загрязнений, вызывающих аллергию.

Из сказанного выше следует, что устойчивость аэрозолей определяется многими факторами и прежде всего размером частиц. Естественное разрушение аэрозолей происходит либо в результате седиментации, либо в результате коагуляции. Грубодисперсные аэрозоли (с крупными частицами) неустойчивы в связи с большей скоростью седиментации, которая преобладает над броуновским движением; такие аэрозоли переносятся в воздухе преимущественно ветром. Высокодисперсные аэрозоли (с малыми частицами) могут быть неустойчивы вследствие частых столкновений частиц друг с другом. В таких аэрозолях преобладает броуновское движение. Основной механизм разрушения – коагуляция и оседание в результате диффузии. Более устойчивые аэрозоли содержат частицы размером 100 мкм.

Удаление аэрозолей в процессе слипания частиц (сухого и мокрого – с атмосферными осадками) происходит в основном за счет осаждения, которое является одним из основных путей самоочищения атмосферы.

Трансформация аэрозольных частиц в атмосфере заключается не только в коагуляции и седиментации, но и в изменении химического состава. Многие газообразные примеси могут реагировать с аэрозольными частицами, например аммиак с Н2SО4, пары азотной кислоты с NaСl, озон с частицами органических веществ и т.д.

При наличии в атмосфере аммиака аэрозоль серной кислоты превращается в сульфат аммония:

2NН3 + Н2SО4 → (NН4)2SО4. (1.9)

В загрязненной атмосфере в 1 м3 воздуха может находиться до нескольких микрограммов аммиака и столько же сульфата. Эта реакция протекает быстро. Столкновение молекул NН3 с каплями Н2SО4, содержащейся в смоге или тумане, приводит к образованию соли. Сульфат аммония является важным компонентом атмосферных аэрозолей.

В атмосфере может происходить образование сульфатов щелочных металлов. Например, при взаимодействии частиц NaСl с каплями H2SО4 образуется сульфат натрия:

2NaСl + H2SО4 → NaSО4 + 2НСl. (1.10)

Содержание NaСl в 1 м3 атмосферы может достигать нескольких миллиграммов. В результате этой реакции в воздухе наряду с сульфатом натрия образуется свободная соляная кислота.

Аналогично может взаимодействовать аэрозоль H2SО4 с карбонатами, поднимающимися с поверхности Земли:

СаCO3 + H2SО4 → СаSО4 + H2О + СО2↑. (1.11)

Так образуется сульфат кальция. Тропосферные аэрозоли серной кислоты могут сохраняться в атмосфере только несколько суток. Потом они либо выпадают в осадки вместе с дождями, либо превращаются в твердые частицы сульфатов.

Возможно образование в атмосфере и нитратов. Если диоксид азота NO2 и аэрозоль NaСl присутствуют во влажном воздухе, то реакция между ними приводит к образованию частиц NаNO3 и газообразного НСl. На первой стадии процесса получается азотная кислота:

3NO2 + H2О → 2HNO3 + NО. (1.12)

На второй стадии протекает адсорбция паров азотной кислоты сухими частицами NaСl, далее они взаимодействуют друг с другом с образованием нитрата натрия.

HNO3 + NaСl → NаNO3 + НСl. (1.13)

Хлороводород улетучивается либо в процессе испарения капли, либо после него.

Такие изменения происходят с аэрозолями в атмосфере.

Аэрозольные частицы в стратосфере. Существование аэрозолей в стратосфере было установлено в 1960–1970-е гг. с помощью ракетной техники и путем использования лучей прожектора или лазерного зондирования атмосферы с помощью специальных оптических локаторов (лидаров). Максимальная концентрация аэрозольных частиц наблюдается во влажных слоях атмосферы, преимущественно на высоте 18–20 км над Землей. После извержения вулканов масса пыли в стратосфере сильно увеличивается, потом она постепенно, в течение нескольких лет, уменьшается. Ядра некоторых частиц могут иметь космическое происхождение. Стратосферные частицы можно разделить на две группы, отличающиеся размером. Первую группу составляют частицы с радиусом 0 < R < 1 мкм, их концентрация может составлять от 1 до 103 частиц в 1 см3 воздуха. Вторую группу составляют частицы с R > 1 мкм, их концентрация в стратосфере 0,01–0,07 частиц в 1 см3.

Стратосфера характеризуется практически полным отсутствием облаков и термической стабильностью. Это способствует относительной стабильности и большей продолжительности жизни загрязняющих веществ в стратосфере по сравнению с тропосферой. Если пребывание их в тропосфере ограничивается периодом в несколько суток или недель, то в стратосфере оно может составлять несколько лет (чаще всего 1–3 года). Например, время пребывания в стратосфере радиоактивных продуктов, попавших туда в результате ядерных взрывов, составляет 2 года. Концентрация частиц в стратосфере может быть в 10–100 раз выше, чем в тропосфере.

Стратосферные частицы состоят главным образом из сульфатов. Основным компонентом аэрозолей является сульфат аммония (NH4)2SO4. Среднюю концентрацию [SO42+] можно принять равной 0,1 мг/м3 воздуха. Стратосферные частицы образуются из газообразного SO2, попадающего на эту высоту при извержении вулканов и окисляющегося здесь до SO3. Последний при взаимодействии с парами воды образует серную кислоту H2SО4. Образующиеся частицы представляют собой капли радиусом от 0,1 до нескольких микрометров. Как было отмечено выше, концентрация водяных паров в стратосфере очень мала, поэтому процесс образования капель H2SО4 протекает в незначительной степени. Однако присутствующие в стратосфере твердые мелкие частицы играют роль ядер конденсации и способствуют этому процессу. За последние 20 лет содержание сернокислотных аэрозолей в стратосфере ежегодно увеличивается примерно на 9%. В течение нескольких лет пребывания в стратосфере частицы аэрозолей могут подвергаться коагуляции и седиментации.

Влияние аэрозолей на тепловое состояние атмосферы и климат. Опасным экологическим последствием увеличения количества аэрозолей является уменьшение прозрачности атмосферы, ее помутнение. Так, аэрозольная мутность атмосферы в Москве на 20% больше, чем в пригороде, а в отдельные месяцы разница достигает 40%. Осенью по сравнению с летом воздух становится более прозрачным, это связано с увеличением повторяемости и продолжительности атмосферных осадков, способствующих вымыванию аэрозолей.

Уменьшение прозрачности атмосферы в городах приводит к снижению поступления прямой солнечной радиации на 18–20%. Зимой в Санкт-Петербурге потеря солнечной радиации достигает даже 50%.

Загрязненной атмосферой особенно интенсивно поглощается коротковолновое ультрафиолетовое излучение, в результате отмечают “покраснение” солнечной радиации. Для человека и растений такое изменение спектрального состава неблагоприятно, поскольку ослабляется наиболее активное в биологическом отношении излучение. В Москве человек получает на 13% меньше биологически активной УФ-радиации по сравнению с сельской местностью.

Аэрозоли ослабляют солнечное излучение в результате различных оптических явлений: рассеяния, отражения и поглощения лучей. Это в первую очередь зависит от размера частиц.

Частицы диаметром > 1 мкм в значительной степени поглощают инфракрасные лучи, в результате чего воздушные слои, содержащие подобные частицы, нагреваются, а нижние соответственно остаются более холодными. Частицы темного цвета, например сажи, сильнее всего поглощают видимый свет и инфракрасные лучи. Это приводит к охлаждению земной поверхности. Тенденция к снижению температуры Земли была обнаружена 35–40 лет назад. Противоположная теория “парникового эффекта” возникла гораздо раньше. Эти две тенденции в конечном итоге определяют тепловое состояние атмосферы Земли. Частицы диаметром < 1мкм незначительно поглощают инфракрасное излучение. Эти частицы способствуют рассеянию света в видимой области спектра. Но при диаметре < 0,4 мкм (т.е. меньше длины волны видимого света) они не оказывают заметного влияния на рассеяние света, хотя могут поглощать ультрафиолетовые лучи.

В настоящее время плотность аэрозолей в тропосфере такова, что она приводит к понижению температуры земной поверхности приблизительно на 1,5°С.

Увеличение количества аэрозолей в стратосфере, например, после сильного извержения вулкана, сопровождается повышением температуры на несколько градусов в загрязненной нижней части стратосферы. Но это не вызывает заметных климатических изменений на Земле. Температура нижних слоев тропосферы при этом понижается всего на несколько десятых градуса.

Большая концентрация ядер конденсации в атмосфере над городом приводит к повышенной облачности и увеличению частоты выпадения осадков. Например, повторяемость осадков для Москвы на 30–40% выше, чем в ее окрестностях.

Продолжительные туманы могут быть вызваны высоким содержанием аэрозольных частиц в воздухе. Повторяемость туманов в городах на 10-20% выше, чем на открытой местности. Именно с туманами и смогами связаны наиболее опасные случаи загрязнения в городах.

2. Характеристика строительного техногенеза

Строительство представляет собой область трудовой деятельности людей с исключительно высокой степенью экологической безопасности. Это обстоятельство обусловлено прежде всего тем, что строительные процессы вступают в непосредственный контакт со всеми компонентами природы, активно формируя в сравнительно короткие промежутки времени антропогенные ландшафты.

Комплексная строительная технология реализуется по сложной смешанной схеме развития взаимосвязанных технологических процессов и операций, поэтому не всегда удается дать дифференцированную оценку влияния строительного техногенеза по отдельным технологическим фактам воздействия. Наибольшей уязвимостью обладают объекты литои гидросферы, которые формируют интегральные потери локально или регионально ограниченной флоры и фауны.

Обозначив суммарный ущерб, наносимый природе в результате комплексного влияния строительного техногенеза, через (UC)Σ в абсолютном представлении имеем:

(UC)Σ = UВ[UA, UG, UL]. (2.1)

Соотнеся потери по компонентам геосфер Вернадского, имеем относительную оценку условных потерь, выражающих меру опасности строительного техногенеза:

РА = UА/UB, (2.2)

PG = UG/UB, (2.3)

PL = UL/UB. (2.4)

В инженерно-техническом аспекте строительный техногенез рассматривается в развитии процессов промышленного uεПС и гражданского uεГС строительства, формирующих антропогенный ландшафт в локальном или региональном масштабе (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Распределение опасности строительного техногенеза по геосферам В.И.Вернадского (A, G, L, B): 1 – условный уровень потенциальной опасности

Реальные техногенные нагрузки на компоненты геосфер при сооружении объектов промышленного или гражданского назначения формируют потенциальные уровни антропогенного изменения биогеоценозов регионального ландшафта. С этой точки зрения исключительно важное научно-методологическое значение приобретает задача оптимизации структурно-рациональных ограничений на строительный процесс с точки зрения минимального воздействия на природный ландшафт и далее обеспечения необходимых исходных контрольнотехнологических предпосылок (в отношении функционирования строительного комплекса) по сохранению экологического баланса в регионе.

Решение указанной задачи развивается по двум инженерно-техническим направлениям:

1) определение области оптимизации качества строительства по заданным экологическим критериям (например, критериям экологической надежности природно-технической геосистемы); надежность (устойчивость, равновесие, живучесть, безопасность)

2) определение принципиальных условий создания экологически чистого строительного комплекса по критериям качественно-количественной минимизации техногенных нагрузок на компоненты природного ландшафта.

В процессе формирования строительного комплекса практически неизбежны экологические потери, обусловленные двумя обстоятельствами:

1) непосредственным воздействием трудовых процессов с используемыми производительными силами (строительная техника, люди, источники энергии и т.п.) на компоненты природы по А, G, L, В-геосферам;

2) необходимым исследованием объектов природы в регионе строительства в качестве дополнительных условий формирования комплекса (использование природных ресурсов в технологическом цикле).

Каждое из рассмотренных обстоятельств может быть выражено количественной мерой экологических потерь, суммарно определяющих общую экологическую обстановку на текущий момент времени строительства (рис. 2.2). Идеальная организация строительного процесса соответствует минимальным общим экологическим потерям Dmin. В этом случае реакция R0, рассматриваемая как вектор развития биогеоценозов (по качественно-количественному составу природных компонентов, определяемому комплексной характеристикой εПТГ) 0 | (εПТГ )0 ], будет совпадать по направлению с вектором техногенного развития процесса Ωc(t0) → ε0(Ω) и, следовательно, экосистема в рассматриваемой ситуации будет обладать минимальным риском (максимальной экологической безопасностью).

Противоположная ситуация (с наибольшим экологическим риском), как правило, характеризуется к моменту окончания строительного процесса, и при отсутствии соответствующих эколого-восстановительных функций экосистема будет иметь в своем реальном выражении состояние:

Sк → Ωc(tк) → εк(Ω) → Dmах. (2.5)

В рамках рассматриваемой модели (рис. 2.3) может быть рассчитан допуск на организационно-технологические ограничения с учетом экологических требований непревышения техногенных нагрузок:

ΔεПТГ → [ωei] = |ωeв – ωeа|, (2.6)

(Δωеi)ti ≤ [ωеi]. (2.7)

Рис. 2.2. Формирование антропогенного ландшафта в регионе строительства

Рис. 2.3. Расчетно-формирующая модель экологически чистого строительного комплекса

Ограничения определяют экологический допуск на формируемые показатели качества строительного комплекса, т.е.

ΔεПТГ(Σei) → ΔΩ(Σωi). (2.8)

Математическая модель реального строительного процесса является многофакторной по форме, опирается на методологию вероятностного представления формирующихся организационно-технологических процессов и конечных результатов строительства. В вероятностном смысле качество строительного комплекса, отвечающее заданным экологическим требованиям [ае, ве], можно представить характеристикой

(2.9)

где ΩεПТГ – интегральная характеристика (оценка) качества строительного комплекса с формируемым комплексным показателем экологического состояния конкретной природно-технической геосистемы.

Для количественной оценки экологической эффективности строительного процесса вводится понятие коэффициента экологически полезного действия Кe:

Ке = (εПТГ)t / (εПТГ)0, (2.10)

где (εПТГ)t, (εПТГ)0 – соответственно интегральные оценки экологического состояния региона после и до техногенного воздействия в результате трудовой деятельности людей.

В соответствии с определением 0 ≤ Кe ≤ 1, причем Кe = 0 отвечает полной экологической деградации региона, а Ке = 1 – его полной экологической сохранности.

Организация трудового процесса, формирующего экологически чистые объекты, производится в рамках системы инженерно-экологического обеспечения строительного комплекса.

Указанная система включает:

1. Экологически обоснованные требования к объектам промышленного и жилищно-гражданского строительства.

2. Задачи экологически оптимального проектирования по всем формирующим звеньям.

3. Научно-методологическую проработку природоохранных решений.

4. Комплексный анализ всех форм строительного техногенеза.

5. Принципы организации экологически безопасных строительных процессов.

6. Количественную оценку текущих и долговременных последствий в регионах дислокации строительных комплексов.

7. Задачи рационального природопользования и сбережения природных ресурсов и др.

Развитие перечисленных направлений закладывает единые методологические основы строительной экологии как самостоятельно выраженной подсистемы инженерной экологии.

Гармоничное содружество человека и природы совершенствует процессы и объекты строительства. Такой, ставшей уже общепризнанной, формой развития строительных конструкций является архитектурная бионика как отрасль науки, изучающая закономерности и принципы формообразования объектов и систем живой природы в целях использованиях для совершенствования технических решений в архитектуре. Отечественная концепция архитектурной бионики исходит из представления о бионическом методе как синтетически выраженном в аспекте математических законов совершенствования конструкций, инженерно-прикладных основ их получения, эстетико-художественных норм восприятия, выражения и воздействия.

2.1. Экологически рациональное промышленное строительство

Крупномасштабное строительство промышленных объектов во всех отраслях народного хозяйства обусловливает многоаспектный характер техногенного воздействия на объекты геои биосферы. Специфика строительного техногенеза определяет доминирующую роль в антропогенном развитии, прежде всего компонентов литосферы:

Ω(Σωi) → ε(ΣeLi).

При этом следует выделить две группы техногенных нагрузок на почвенно-растительные комплексы застраиваемых территорий:

• нестационарные (обусловленные использованием различной строительной техники);

• стационарные (обусловленные собственно сооружением промышленных объектов различного назначения). Таким образом, поток строительного техногенеза

Ωс = Ωсн + Ωсс, (2.11)

где Ωсн и Ωсс – соответственно нестационарная и стационарная составляющие этого потока. Их принципиальное различие состоит во временном проявлении:

Ωсн(tHC), ΩСС(tCC), причем tHC << tCC. (2.12)

Время окончания строительства в целом, как правило, совпадает с нестационарной составляющей (tHC ≈ tCC).

Главным критерием при этом является минимум антропогенных возможных изменений на этапе функционирования ПТГ.

С позиций ограничений строительного техногенеза указанный критерий обеспечивается при следующих условиях:

1. Минимизация срока строительства промышленных объектов. Это условие обеспечивает минимальные экологические потери, вызванные нестационарной составляющей строительного техногенеза.

2. Минимизация стационарной составляющей антропогенного потока εсс, обеспечиваемой минимальными экологическими нагрузками (а следовательно, техногенными воздействиями) со стороны построенных промышленных объектов. Данное условие достигается стабильностью технологии строительства и высоким нормативным качеством Кнорм сооружаемых объектов, т.е.

minεcc → minΩcc(t) → min[Кнорм]. (2.13)

Требования к качеству строительства промышленных объектов определяют потенциальные эксплуатационные характеристики (прочность, устойчивость, герметичность, безотказность и др.), а следовательно, в конечном счете и уровень экологической безопасности как меру воздействия объекта на окружающую природную среду.

Важным обстоятельством в выработке экологически рациональных норм строительства является дифференцированный подход к оценке геологических, геокриологических, гидрологических и других условий строительства, причем как с точки зрения минимальных нагрузок на природные ландшафты, так и в смысле выбора наиболее экономичных и в то же время надежных инженерных решений. Так, для районов Западной Сибири и Крайнего Севера поймы крупных и средних рек, сложенные песками и характеризующиеся слабым распространением многолетнемерзлых пород, можно отнести к районам с весьма благоприятными условиями промышленного освоения. Здесь наиболее интенсивно восстанавливается растительный покров после его нарушения. Однако поймы в паводок затопляются, что требует специальных конструкторских решений и приводит к некоторому удорожанию объектов, сооружаемых на этих участках. При выборе принципа использования многолетнемерзлых пород в качестве грунтов основания и проведения расчетов теплового взаимодействия сооружений с грунтами необходимо учитывать изменения их среднегодовой температуры при общем освоении. Особое внимание следует уделить оценке возможных изменений поверхностных условий на промплощадках с оголенными грунтами. Скапливание воды на таких площадках или образование снежного покрова мощностью 0,8 м и более (что наблюдается нередко в ветровой тени сооружений) приведет к многолетнему оттаиванию пород, что может оказаться опасным для сооружений, особенно построенных по принципу сохранения мерзлоты.

Подготовительные и общестроительные работы необходимо проводить под авторским геокриологическим контролем проектных организаций, обращая при этом особое внимание на сохранность естественных природных условий на трассах и вокруг промплощадок, а также на минимальные размеры нарушений поверхностных грунтов на промплощадках.

Природные комплексы, подлежащие промышленному освоению, можно разделить на группы по их устойчивости к нарушениям и необходимости рекультивации.

К группе неустойчивых природных комплексов, нуждающихся в охране, следует отнести участки со скоплением минеральных бугров и гряд пучения с лесами, тундрами или с частым чередованием минеральных, торфяноминеральных и торфяных бугров и гряд пучения с тундрами, а также пологохолмистые и холмистые участки с тундрами. В этих природных комплексах техногенное воздействие сильно нарушает экологическое равновесие и восстановление первоначальных природных условий практически не происходит. В неустойчивых природных комплексах необходимо проведение специальных мероприятий по искусственному формированию растительного покрова, препятствующего развитию термокарстовых, эрозионных и эоловых процессов. С этой целью для пересадки используется дернина с кустарниково-травяномоховым покровом, а на склонах (для предупреждения эрозии и солифлюкции) рекомендуется производить посадки черенков ивовых растений длиной 0,5–1,0 м на расстоянии 60–70 см друг от друга. Посадку проводят в конце июня на глубину 25–30 см с одновременным внесением полного минерального удобрения.

К группе устойчивых природных комплексов относятся травяные и травяно-моховые болота, а также природные комплексы пойм и лугов. Эти природные комплексы обычно не нуждаются в проведении мероприятий по рекультивации.

3. Принципы защиты природной среды при строительстве

Реальные техногенные нагрузки на компоненты природы при сооружении объектов промышленного или гражданского назначения формируют потенциальные уровни антропогенного изменения биогеоценозов регионального ландшафта. С этой точки зрения исключительно важное научно-методическое значение приобретает задача оптимизации структурно-рациональных ограничений на строительный процесс с точки зрения минимального воздействия на природный ландшафт и обеспечения необходимых исходных конструктивнотехнологических предпосылок (в отношении функционирования строительного комплекса) по сохранению экологического баланса в регионе.

Решение указанной задачи развивается по двум инженерно-техническим направлениям:

1) определение области оптимизации качества строительства по заданным экологическим критериям (например, критериям экологической надежности природно-технической геосистемы);

2) определение принципиальных условий создания экологически чистого строительного комплекса по критериям качественно-количественной минимизации техногенных нагрузок на компоненты природного ландшафта. Качество формируемого строительного комплекса есть некоторая интегральная характеристика его совокупных свойств Ω(Σωi), обусловливающая способность сооружаемых объектов выполнять свои функции в соответствии с назначением.

Традиционные методы нормирования функциональных свойств отдельных строительных объектов и комплекса в целом не учитывают в данной мере требований экологической безопасности региона. Наложение экологических ограничений на нормативный регламент строительства может быть реализовано в рамках оптимального проектирования конструктивного потенциала строительного комплекса и технологического процесса его формирования. В определенной мере для решения этой задачи может быть использован зарубежный опыт.

Принцип экологически рационального строительства предусматривает всесторонний и высокоэффективный контроль на всех стадиях жизненного цикла формируемых объектов. При этом контроль выступает как в функции активного обеспечения качества строительства (за счет устойчивых обратных связей и придания контролю функций регулирования и управления), так и в функции объективной оценки экологической обстановки в регионе застройки. С этой точки зрения комплексный контроль определяет необходимое условие обеспечения экологически безопасного строительства промышленных объектов.

Планирование экологически эффективного контроля строительства представляет исключительно важную инженерную проблему, от решения которой в существенной мере зависит характер антропогенного развития природнотехнической геосистемы (ПТГ) в целом. Исходным этапом планирования является разработка инженерной классификации экологического контроля, отражающей специфику промышленного строительства с точки зрения как функционального назначения сооружаемых объектов, так и особенностей развития техногенно-антропогенных потоков при формировании ПТГ.

Многостадийный технологический цикл, формирующий конкретный объект строительства и необходимость гарантированного обеспечения на каждой формирующей стадии природоохранного потенциала <u > 0, ставит на передний план проблему опережения природоохранного обеспечения.

Таким образом, формирование опережающей природоохранной стратегии состоит в необходимости обеспечения двух принципиальных требований:

1) выполнение работ и выработки конкретных решений по охране окружающей среды с временным опережением по формирующим стадиям жизненного цикла продукции;

2) обеспечение гарантированного природоохранного потенциала на каждой опережающей стадии инженерно-экологического цикла.

Первое условие достигается главным образом за счет аргументированного планирования инженерно-экономического и производственного циклов, а также четкой организации всей трудовой деятельности, определяющей необходимую сбалансированность всех материально-технических ресурсов, задействованных в трудовом процессе.

Второе условие представляет более сложную задачу, связанную с необходимостью обоснования природоохранного потенциала по всем формирующим стадиям трудового цикла (состоящего из инженерно-экологического и производственного циклов).

Экологическая защищенность природных ландшафтов в регионе строительства в существенной мере достигается за счет повышения качества и надежности сооружаемых объектов, эффективных технических, технологических организационных решений и методов. Здесь главное направление – максимально индустриальные способы строительства.

4. Сооружение экологически чистых временных поселков строителей

Наибольший экологический ущерб при строительстве наносится природе тем, что для сооружаемого объекта, строительной площадки, подъездных путей отводятся в постоянное и временное пользование значительные земельные территории. Структурно-функциональная схема землепользования для всех участников строительного процесса дана в табл. 4.1

Таблица 4.1

Потребление природных ресурсов при строительстве объектов

Примечание. П – постоянное; В – временное; (+) – с нарастанием объемов потребления; (–) – с уменьшением объемов потребления.

Кроме площади, занимаемой собственно сооружаемым объектом, в постоянное пользование отчуждаются земли для устройства коммуникаций, подъездных дорог, трубопроводов, ЛЭП, линий связи, строительства вспомогательных сооружений (автостоянок, гаражей, складов, очистных сооружений и пр.).

Будущее функционирование объекта требует развития социальной инфраструктуры, т.е. строительства комплекса жилищных и гражданских объектов – соцкультбыта, как их кратко именуют. Если строительство осуществляется на неосвоенной территории, то на соцкультбыт затрат и территорий требуется нередко больше, чем на комплекс основных сооружений.

Экологический ущерб, наносимый окружающей среде в процессе строительства (табл. 4.2), не ограничивается загрязнением воздуха, воды, почв, уничтожением флоры, фауны и т.д. В ряде случаев рост нагрузок на грунты (статических, динамических, термодинамических) приводит к нежелательным явлениям и процессам – просадкам, оползням, заводнению, что угрожает устойчивости возводимого объекта и нарушает баланс в геотехнической системе. Особенно опасны эти явления при строительстве на многолетне-мерзлых грунтах, где самые незначительные нарушения поверхностного термоизолирующего слоя почвы приводят к образованию карстовых воронок, овражной эрозии и другим не менее опасным для природы последствиям.

Известно, что в окружающую среду практически любого промышленного населенного пункта интенсивно поступает широкий комплекс токсичных химических элементов с выбросами и стоками промышленного и бытового состава. Своевременная инвентаризация источников загрязнения позволяет не только определить предельно допустимые выбросы, но и наметить эффективные меры по их предупреждению.

Факторы промышленного и бытового загрязнения территории относятся к категории геохимического и биогеохимического воздействий на биосферу. В этом смысле любой промышленно осваиваемый район представляет собой техногенную геохимическую провинцию, масштабы негативного воздействия которой не входят собственно в границы распространения производственных мощностей и объектов бытового и социально-культурного назначения.

Таблица 4.2

Вредные воздействия на окружающую среду при строительстве объектов

Нисковская Е.В. Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов в строительстве. Учебно-методический комплекс

Нисковская Е.В. Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов в строительстве. Учебно-методический комплекс

Учебно-методический комплекс дисциплины «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов в строительстве» содержит в своем составе курс лекций, лабораторные работы, методические указания по выполнению курсового проекта и два комплекта тестов (на лекционный курс и лабораторные занятия). В методических указаниях для курсового проектирования определен порядок разработки проекта нормативов ПДВ, даны рекомендации по выполнению разделов курсового проекта, проведения расчетов выбросов и рассеивания загрязняющих атмосферу веществ, а также расчеты платы за сбросы от стационарных источников.<br /> Данный УМКД рекомендуется для студентов, обучающихся по направлению «Защита окружающей среды» по специальности 280201 «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов».

Внимание! Авторские права на книгу "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов в строительстве. Учебно-методический комплекс" (Нисковская Е.В.) охраняются законодательством!