Загрязнение городской окружающей среды
Город, особенно большой, представляет собой пространство, где окружающая среда претерпела изменения от воздействия людей. Здания и сооружения, промышленность, транспорт, хозяйственная деятельность в целом становятся факторами, влияющими на погоду. Так повелось с древнейших времен. «Я почувствовал перемену в настроении, лишь только покинул смрадный воздух Рима, воняющий дымными печами, изрыгающими отвратительные чад и сажу» (Сенека, начало новой эры…). Почти через 2000 лет законодатель современной архитектуры, сторонник строительства крупных мегаполисов Ле Корбюзье предупредил: «Большой город грозит нам катастрофой…».[182]
Атмосферные движения – основная причина распространения загрязняющих веществ. Газообразные загрязнители переносятся с воздухом сами по себе, жидкие вещества превращаются в аэрозольные примеси, твердые переносятся в виде мелкой пыли. Перенос загрязнителей завершается их поглощением биосферой, живыми организмами, которые, в свою очередь, распространяют вредные вещества или накапливают их.
С начала 1960-х гг., когда в наш обиход вошло понятие «экология» (наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания), городская метеорология стала особой сложной самостоятельной проблемой. К тем же годам относится становление природоохранных мероприятий по стране в целом. Стало невозможным скрывать и умалчивать неблагополучное состояние воздушного бассейна и его негативное влияние на качество жизни. В послевоенные годы происходил рост промышленности и ее концентрация в определенных районах, но долгое время считалось, что загрязнения окружающей среды не происходит. Гидрометеорологической службе пришлось начинать новые виды работ по выявлению источников вредных выбросов, определению их состава, особенностей их распространения. Эти работы часто встречали сопротивление со стороны ведомственных и административных органов. Но к началу 1970-х гг. удалось разработать методы исследований, установить принципы регулирования хозяйственных воздействий, ввести, в частности, критерии опасности в виде предельно допустимых выбросов (ПДВ) вредных примесей в воздухе и воде.
Понятию ПДВ было дано следующее определение: «Предельно допустимый выброс – это научно-технический норматив, который устанавливается из условия, чтобы содержание загрязняющих веществ в приземном слое воздуха от источника или их совокупности не превышало норматив качества воздуха для населения, животноводства и растительного мира». Практическое внедрение разработок по охране атмосферы проходило медленно, но все же с 1980 г. ввели нормы выбросов для стационарных источников загрязнения. В перестроечные и последующие годы многие мероприятия по проблеме охраны окружающей среды замедлились или вообще были приостановлены.
На основе методических разработок и рекомендаций по стране в целом с 1968 г. в Ленинграде начали проводить контроль за загрязнением воздуха. Были организованы дополнительные посты наблюдений в разных районах города. Потребовались новые методы измерений, более тонкие приборы и инструменты, еще более тесные связи с физикой и химией. Непосредственными потребителями метеорологических данных стали медицина и здравоохранение. К сожалению, активная работа по антропогенному воздействию на воздушный бассейн Ленинграда проводилась только в период 1973—1979 гг., что недостаточно для надежных выводов и рекомендаций. Основные результаты состояли в следующем.
Были выявлены основные источники загрязнения. Как и следовало ожидать, ими оказались теплоэлектростанции, промышленные гиганты-заводы разных профилей – гордость Ленинграда, отопительные котельные и автотранспорт. Даже этого оказалось достаточно, чтобы сдержаннее восторгаться индустриальной мощью социалистического города, символом которой с середины 1920-х гг. были дымящие фабрично-заводские трубы. Измерения позволили количественно определить суммарные концентрации выбросов и их состав. Физико-химические методы анализа позволили установить множество вредных примесей, основными из которых оказались окислы серы и азота, окись углерода, взвешенные твердые частицы. Определение загрязнения – сложнейшая системная задача, зависящая от целого ряда факторов: режима работы предприятий, состава выбросов, высоты источников, качества топлива, существующих способов очистки. Очень неблагоприятно влияние автотранспорта. По измерениям в 1973—1977 гг. удалось определить годовой ход основных загрязняющих веществ. Концентрация пыли в городе достигает максимальных значений в апреле– июне, сернистого газа – с января по май, двуокиси азота – с февраля по май, содержание двуокиси углерода мало меняется в течение всего года.
Важным фактором уровня загрязнения является сама погода. При различном ее характере концентрации вредных веществ могут изменяться в десятки и даже сотни раз. Основные метеорологические элементы, влияющие на загрязнение: ветер, распределение температуры воздуха с высотой, осадки, туманы, дымки. При средних и сильных ветрах создаются благоприятные условия для очищения нижних слоев атмосферы над городом. Неоднозначно влияние направлений ветра: наибольшая повторяемость западных ветров не всегда способствует очищению, а связана с режимом источников на западе города. При их интенсивных выбросах западные ветра несут выбросы к историческому центру. Аналогично влияние и восточных умеренных и сильных ветров. Неблагоприятны в целом слабые ветра скоростью до 6 м/сек, особенно зимой.
Влияние температуры воздуха на рассеяние примесей зависит от знака температурного градиента с высотой. Его принято считать положительным при убывании температуры с высотой и отрицательным при обратном ходе. В приземном слое атмосферы градиенты неустойчивы, изменяясь в течение года и в течение суток. Когда температура с высотой понижается примерно на 1 градус на 100 м – безразличное состояние приземного слоя атмосферы – появляется тенденция к перемешиванию воздуха по вертикали. Такое состояние способствует рассеянию различных примесей. В отношении загрязнения опасны температурные инверсии, когда градиенты отрицательны и температура воздуха растет с высотой. Такие условия создаются при значительном охлаждении земной поверхности, а именно в ночные часы летом и зимой почти в любое время суток. Плотный холодный воздух, в котором концентрируются вредные примеси, устойчиво залегает у земли и препятствует вертикальному перемешиванию. Таковы приземные инверсии.
Бывают и приподнятые, когда инверсии образуются на высотах до 2 км. Повторяемость инверсий в наших условиях по многолетним измерениям достигает 80%. Приземные инверсии преобладают летом в ночные и утренние часы, способствуя загрязнению воздуха от низко расположенных источников. Приподнятые инверсии часты в утренние и дневные часы в любое время года, что создает опасность скопления примесей от высоких источников – труб. Наибольшая опасность загрязнения воздуха возникает при сочетании инверсии с безветрием.
Туманы, дымки и осадки существенно влияют на чистоту воздуха. Туманы не только повышают загрязненность, но и меняют состав и концентрацию примесей. Например, весьма распространенная примесь – сернистый газ, растворяясь в каплях тумана, образует более токсичную серную кислоту. Почти все туманы в городе наблюдаются при безветрии и слабых ветрах, а половина туманов происходят при инверсиях. Всем известны ссылки на пагубное воздействие на здоровье людей знаменитого «лондонского смога». Но «смог» в Ленинграде-Петербурге будто и не встречается… Впрочем, еще с 1975 г. наиболее крупные предприятия-загрязнители городского воздуха предупреждались прогнозами неблагоприятных метеорологических условий, в течение которых выбросы следовало прекратить или хотя бы ограничить. При осадках создаются условия, понижающие уровень загрязнения на несколько часов после их прекращения. Трудности изучения проблемы состоят еще и в том, что различные факторы действуют в сочетании и нередко в противоположных направлениях.
В настоящее время трудно определить состояние вопроса об охране окружающей среды в Петербурге. Систематические исследования, похоже, не проводятся, во всяком случае, гидрометеослужбой. Научные статьи с результатами измерений и обобщениями не публикуются. Но существует комитет по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности, который время от времени организует пресс-конференции с привлечением журналистов. По итогам 2006 г. оказалось, что на каждого петербуржца выпал 60-килограммовый мешок пыли. Загрязненность перешла из категории «повышенная» в категорию «высокая», несмотря на сокращение промышленных выбросов из-за спада производства. Зато очень возросла загрязненность от автотранспорта, достигшая 80% от всех вредных веществ. Такова плата за рост благосостояния. Предлагается развить общественный транспорт, установить плату за проезд в историческом центре города, использовать лучшие сорта бензина. Но чем бензин лучше, тем он дороже… От проблем и вопросов никуда не деться… По жалобам горожан обнаружили более 800 нарушений законодательства по охране окружающей среды.
