Стольберг Ф.В. Экология города (урбоэкология)

Подождите немного. Документ загружается.

Раздел 6. Человек и городская среда

281

Таблица 6.1. Причины возникновения некоторых видов заболеваний

Виды заболеваний

Неблагоприятные факторы, связанные с

Виды заболеваний

загрязнением окружающей

природной среды

условиями и образом

жизни индивидуума

Онкологические

Ионизирующие излучения,

присутствие канцероген-

ных веществ в воде, возду-

хе, продуктах питания

Курение

Сердечно-сосудистые,

нервной, кроветворной

и эндокринной систем

Совместное действие фак-

торов загрязнения окружа-

ющей природной среды,

радиация, шум

Стрессы, эмоциональные и

физические перегрузки,

гиподинамия, злоупотреб-

ление алкоголем, отсутст-

вие полноценного отдыха

Хронические органов

дыхания

Загрязненность атмосфер-

ного воздуха

Курение

Хронические желудоч-

но-кишечного тракта

Плохое качество питьевой

воды и пищи

Злоупотребление алкого-

лем, курение, неупорядо-

ченный прием пищи,

стрессы, эмоциональные

перегрузки

Кишечные инфекцион-

ные, гепатит

Присутствие возбудителей

заболеваний в питьевой

воде или пище

Низкий уровень личной

гигиены, ухудшение функ-

ций иммунной системы

Грипп, острые респи-

раторные

Эпидемии, скученность

населения

Ухудшение функций

иммунной системы

Врожденные аномалии

Совместное действие

факторов загрязнения

окружающей природной

среды и радиации

Алкоголизм, наркомания,

курение, физические и

психические травмы,

наследственные болезни

Переселение в новые города и районы новой застройки нередко сопро-

вождается нарушением у новоселов психологического комфорта. Несмотря

на то, что уровень благоустройства жилого фонда здесь намного выше, чем

тот, где переселенцы жили раньше, у них в заметных масштабах наблюдается

повышенная нервозность, расстройства нервной системы и, как следствие,

ухудшение функций иммунной системы. Это явление, получившее название

"грусть новых городов" (Реймерс, 1990), объясняется, по-видимому, наруше-

нием сложившихся привычных социально-психологических контактов, от-

рывом от прежней инфраструктуры, увеличением для большинства жителей

времени пребывания в общественном транспорте, а также возможно неудач-

ной архитектурной планировкой и монотонной многоэтажной застройкой.

Особенно страдают люди преклонного возраста. Для преодоления указанных

негативных факторов в последнее время в архитектурной планировке все шире

282

Экология города

реализуются ландшафтно-экологические принципы. В соответствии с этими

принципами этажность зданий и их расположение учитывает пейзажные осо-

бенности местности. При создании жилых массивов в максимально возмож-

ной степени сохраняется природный ландшафт. В основном это касается ес-

тественной древесно-кустарниковой растительности, овражно-балочной и

речной сети, которая при сохранении своей пространственной конфигура-

ции облагораживается на основе вертикально-горизонтальной планировки,

укрепляется инженерными сооружениями и лесными насаждениями.

В жилых массивах создаются рекреационные зоны, включающие сады,

парки и водоемы, площадки для игр, занятий спортом, места для неформаль-

ного общения различных возрастных групп населения от самых маленьких до

людей пенсионного возраста.

В целях преодоления монотонности городского пространства создаются

здания различной конфигурации и окраски, широко используется архитекту-

ра малых форм.

Сокращение численности населения Украины и высокий уровень забо-

леваемости в последнем десятилетии XX века связывают с ухудшением эко-

номического состояния страны и неблагоприятной экологической обстанов-

кой. Однако и во многих сравнительно благополучных в экономическом и

экологическом отношениях странах Западной Европы (Франция, Швеция и

др.) также наблюдается стабилизация и даже некоторое сокращение числен-

ности населения, главным образом по причине сокращения рождаемости.

Контрольные вопросы

1. Преимущества жизни в городе.

2. Основные техногенные факторы неблагоприятного воздействия на жителей города.

3. Предпосылки возникновения некоторых заболеваний у горожан.

4. Поясните явление, получившее название "грусть больших городов ".

5. Основные ландшафтно-экологические принципы архитектуры.

6. Понятие деурбанизации и ее последствия.

Рекомендуемая литература

Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир. В 2-х т. Пер. с англ. — М.:

Мир, 1993. — 424 с. и 413 с.

Окружающая среда и здоровье: Учебн. пособие для вузов/Под. ред. Л.Хенса, Л.Мельника,

Э.Буна. — К.: Наук, думка, 1998. — 325 с.

Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. — М.: Мысль, 1990. — 638 с.

Раздел 7

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ ГОРОДОВ -

ОСНОВНОЙ ТЕХНОГЕННЫЙ ФАКТОР

ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОСФЕРУ

Энергетика современного города представляет собой сложную многоуров-

невую иерархическую систему, предназначенную обеспечить комфортные ус-

ловия проживания населения, а также нормальное функционирование рас-

положенных на его территории промышленных производств, предприятий и

учреждений. Лишь на основе надежно и эффективно работающей системы

обеспечения города необходимой энергией и энергетическими ресурсами

возможны его жизнь и развитие как единого территориального комплекса.

Все это связано с понятиями "производство" и "потребление" энергии, ко-

торые входят в общее понятие "энергетики".

Энергетические объекты являются одним из главных факторов жизне-

обеспечения города. В то же время они оказывают наибольшее негативное

воздействие на окружающую природную среду из всех промышленных объек-

тов. Это воздействие сказывается как в пределах городской территории, так и

в окрестностях города.

7.1. Структура и тенденции развития

энергоснабжения

Энергию в свободной форме невозможно накапливать на сколько-ни-

будь длительное время. Поэтому процессы производства и потребления энергии

должны совпадать во времени или следовать непосредственно друг за другом

и быть связаны между собой звеном передачи. Это оказывает большое влия-

ние на характер производственных, технических и экономических связей

энергетики с другими отраслями материального производства, на структуру и

формы развития собственно энергетики и систем энергоснабжения.

Энергоснабжение — совокупность последовательных процессов производ-

ства, передачи и использования энергии.

Система энергоснабжения — совокупность установок и устройств, пред-

назначенных для целей энергоснабжения.

Цепь превращения энергии. На практике часто используется термин "виды

энергии", под которым понимаются различные источники энергии или виды

топлива.

Топливо — горючее вещество, которое экономически целесообразно ис-

пользовать для получения значительного количества теплоты.

284

Экология городов

Теплота сгорания — количество теплоты, выделяющееся при полном сго-

рании топлива. Различают высшую Q^ и низшую Q^ теплоту сгорания (тепло-

творную способность топлива).

Высшая Qjj — теплота сгорания, выделяющаяся при сгорании 1 кг твердого,

жидкого или 1 м

газообразного топлива при превращении водяных паров,

содержащихся в продуктах сгорания, в жидкость. Низшая теплота сгорания

меньше высшей на величину парообразования влаги, имеющейся в топливе

) или образующейся в результате сгорания водорода топлива (9 Н

Условное топливо как понятие используется для сравнительных расчетов.

Условное топливо — топливо, теплота сгорания которого принята равной

29,35 МДж/кг (7000 ккал/кг). Перевод действительного количества топлива в

условное производится умножением количества данного топлива на его эк-

вивалент Э = QP /29,35.

Основными природными (первичными) топливно-энергетическими ре-

сурсами (ТЭР), на которых базируется современная энергетика, являются

ископаемое топливо (угли, торф, нефть, сланцы, горючие газы), продукты

его переработки (моторное топливо, мазут, брикеты), водяные потоки

(реки), ядерное горючее (уран, торий). Существуют и другие виды топлива

или источники энергии, например, биомасса, энергия солнца, энергия

ветра, энергия волн, гидроресурсы, геотермальная энергия. Это возобнов-

ляемые, наиболее экологически чистые, так называемые альтернативные

источники энергии.

Видом потребляемых ресурсов определяются направления развития

энергетики: теплоэнергетика, использующаяся ТЭР и определяющая мас-

штабы топливодобывающей промышленности; гидроэнергетика, развива-

ющаяся на базе гидроэнергетических ресурсов как отрасль по комплексному

использованию водных запасов страны; атомная энергетика, основанная на

преобразовании внутриядерной энергии в другие виды; ветроэнергетика, ге-

лиоэнергетика и др.

Все эти виды топлива представляют первичные энергетические ресурсы и

образуют первое звено цепи превращения энергии — энергетической цепоч-

ки (рис. 7.1). На диаграмме представлен путь от источника энергии до ее

конечного потребления. Например, сырая нефть, добываемая из земли, явля-

ется первичным источником энергии, но имеет ограниченное применение.

Она может быть преобразована в более калорийные вторичные источники

энергии, такие как бензин, газ, нефть, мазут, тяжелое дизельное топливо и

т.д. Подобная обработка связана с определенными потерями энергии. Дове-

дение вторичной энергии до потребителя также сопряжено с дополнитель-

ными потерями энергии на транспортирование и распределение. На заклю-

чительном этапе энергоноситель преобразуется для получения>полезной энер-

гии й подачи ее в пункт потребления. Например, в процессе сжигания мазута

в топке отопительной котельной получаем теплоносители (водяной пар, го-

рячую воду), подаваемые, в частности, на отопление и горячее водоснабже-

ние городских объектов.

Раздел 7. Энергетические объекты городов

285

ПЕРВИЧНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Невозобновляемые источники энергии

Ископаемые: *

Реакции деле-

* уголь

ния и синтеза:

* нефть * урана

* газ

* тория

* торф

Возобновляемые источники энергии

энергия солнца

энергия ветра

геотермальные

приливы—отливы

гидроресурсы

Преоб-

разова-

ние

Потери

ВТОРИЧНАЯ ЭНЕРГИЯ

ТОПЛИВА

Твердые:

* древесина

* уголь

* биомасса

Газообразные:

* природный газ

* искусств, газ

* водород

Жидкие:

* бензин

* газойль

Электроэнергия

Тепло: Районное отопление. Потери тепла

Неэнергетическое

потребление

Транспор-1

тировка и

распреде-

ление

КОНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ

Потери

В виде первичной или

вторичной энергии

Потребность С

ПОЛЕЗНАЯ ЭНЕРГИЯ

Тепло

Энергия

Освещение

Рис.7.1. Структура энергоснабжения

286

Экология городов

Основными видами продукции энергетического производства являются

электрическая и тепловая энергия, в форме которых происходит потребление

энергетических ресурсов на конечной стадии их использования. Устройства,

на которых энергия природных энергетических ресурсов преобразуется в другие

виды энергии, называются энергогенерирующими (или энергогенераторами),

а использующие преобразованные виды энергии — энергоприемниками (по-

требителями или абонентами).

Таким образом, исходя из задач энергоснабжения и цепи превращения

энергии, любая система энергоснабжения базируется на определенных энер-

гетических ресурсах и включает в себя три главных элемента: источник энер-

гии (энергогенератор), сети (распределительные и транспортные) и энерго-

приемник (потребитель, абонент).

Структура передаточных звеньев в системе определяется уровнем кон-

центрации и централизации энергоснабжения.

Концентрация — процесс сосредоточения производства энергии на круп-

ных энергетических предприятиях, т.е. увеличение единичной мощности и

производительности энергетических установок и оборудования. Концентра-

ция — важнейший фактор совершенствования технической базы и повыше-

ния эффективности производства.

Централизация — объединение потребителей энергии едиными для них

энергетическими сетями и источниками энергии, определяемое, в первую

очередь, неразрывностью во времени процессов производства и потребления

энергии. Централизация в энергетике — форма рациональной организации

энергоснабжения потребителей.

Концентрация и централизация энергоснабжения увеличивают дальность

передачи энергии. Это связано с дополнительными затратами и потерями

энергии в распределительной системе. Снизить эти потери и увеличить даль-

ность транспортирования позволяет повышение потенциала энергоносите-

лей, используемых для передачи и распределения энергии.

Основной формой энергоснабжения в Украине являются централизован-

ные системы. Объединяя энергогенерирующие установки, трансформирую-

щие и распределяющие устройства и энергоприемники, они характеризуются

общностью принципов формирования и режима работы всех звеньев, взаи-

мозависимостью процессов производства, распределения и использования

энергии.

Топливно-энергетический комплекс Украины. С принципами концентрации

и централизации связано объединение энергетики и отраслей топливодобы-

вающей и перерабатывающей промышленности в единый топливно-энерге-

тический комплекс (ТЭК). ТЭК Украины — один из самых крупных и четко

выраженных комплексов национальной экономики, представляющий собой

единую систему энергоснабжения страны и охватывающий совокупность про-

цессов производства, преобразования, транспорта и распределения топлив-

но-энергетических ресурсов.'Главной целью функционирования ТЭК явля-

ется эффективное и надежное обеспечение всех потребностей народного хозяй-

Раздел 7. Энергетические объекты городов

287

ства Украины энергией необходимого качества (электрической и тепловой, а

также в виде тех или иных энергоносителей и рабочего тепла).

Электроэнергетика, или энергетическая промышленность, Украины ох-

ватывает совокупность процессов по производству, транспорту и распреде-

лению электрической и тепловой энергии, реализуемых атомными электро-

станциями (АЭС), тепловыми электростанциями на органическом топливе

(ТЭС, ТЭЦ), гидравлическими (ГЭС), гидроаккумулирующими (ГАЭС) элек-

тростанциями и котельными, подведомственными Министерству энергети-

ки Украины (Минэнерго); линиями электропередач, электрическими и теп-

ловыми сетями Минэнерго; электростанциями, котельными и утилизаци-

онными установками ведомственных организаций и предприятий; распре-

делительными электрическими и тепловыми сетями, не принадлежащими

Минэнерго; энерго- и топливно-сбытовыми организациями. Кроме пере-

численных мощных источников тепловой и электрической энергии (как

правило, системы Минэнерго), существует значительное число малых сис-

тем теплоэлектрогенерирования, которые рассредоточены по городам, на-

селенным пунктам и различным отраслям промышленности. Это районные

отопительные и отопительно-производственные котельные, заводские ТЭС,

ТЭЦ и котельные, промышленные печи, бытовые энергоустановки, пред-

назначенные для обслуживания нескольких зданий и сооружений, индиви-

дуальных построек, коттеджей, частных домов и т.д. Все эти энергогенери-

рующие источники имеют признаки отдельной отрасли со своей продукци-

ей в виде тепловой и электрической энергии, со своими потребностями в

топливе, оборудовании, материалах, инвестициях и т.д. И, естественно, со

своим, иногда весьма существенным, вкладом в обострение экологической

обстановки. По сути, это своеобразный топливно-энергетический комплекс,

который принято называть малой энергетикой. К числу объектов нетради-

ционной малой энергетики можно отнести также установки и сооружения,

использующие солнечную энергию, энергию ветра, геотермальную энер-

гию, биомассу, низкопотенциальную энергию и т.д.

Объемы производства малой энергетики сопоставимы с производством

энергии на крупных электростанциях. Так, в 1992 г. объектами коммуналь-

ной энергетики использовано более 65 млн т условного топлива (т.у.т.) и

выработано порядка 250 ПДж тепловой энергии. Для сравнения, всеми теп-

ловыми электростанциями Украины в том же году произведено 324 ПДж

тепловой энергии и израсходовано около 80 млн т.у.т.

Топливная промышленность Украины охватывает совокупность процес-

сов по добыче природных видов топлива и их переработке (сортировка,

обогащение, непосредственно переработка), реализуемых угольной, газо-

вой, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, торфяной и атомной про-

мышленностями.

Постоянное наращивание на протяжении многих десятилетий объемов

производства ресурсоемкой и энергоемкой продукции привело к тому, что

Украина превратилась из экспортера топливных ресурсов в импортера. В то

же время энергоемкость валового внутреннего продукта Украины в 2—4 раза

выше среднего значения в европейских странах.

288

Экология городов

Структуру энергоснабжения городов формируют потребители энергии и

энергопотребляюшие процессы. К потребителям энергии относят жилые зда-

ния, предприятия и учреждения коммунально-бытового обслуживания и хо-

зяйства, предприятия общественного питания, связи, учреждения просвеще-

ния, здравоохранения, культуры, искусства, спорта, административно-хозяй-

ственные, учебные, научные, общественные и другие организации.

В городском коммунальном хозяйстве потребление энергии обеспечи-

вает силовые и тепловые процессы (высокотемпературные, средне- и низ-

котемпературные), освещение и потребление энергии на культурно-быто-

вые нужды. Практически во всех городах Украины на базе городских ком-

мунальных и районных электростанций и котельных установок разного

типа сложилась система централизованного электроснабжения и тепло-

снабжения населения.

Следующей важной системой энергоснабжения городов является система

газоснабжения. Газификация городов получила широкое развитие в 50-е годы

XX века. Благодаря газификации обеспечивается централизация топливо-

снабжения высокотемпературных процессов в быту, общественном и про-

мышленном секторе. Перевод местных тепловых установок всех видов на

газообразное топливо способствует оздоровлению воздушного бассейна и улуч-

шению общего экологического и санитарного состояния городов.

Развитие энергетики городов на современном этапе характеризуют следу-

ющие основные тенденции:

• повышение удельного расхода энергоресурсов на нужды городского хо-

зяйства;

• опережающие темпы роста электропотребления по отношению к темпу

роста потребления ТЭР в целом;

• сокращение доли непосредственного использования топлива за счет

повышения роли преобразованных видов энергии в удовлетворении энер-

гетических потребностей городов;

• улучшение экологических показателей производства энергии и энерго-

использования;

• повышение уровня газификации и увеличение доли природного газа в

топливно-энергетическом балансе городов;

• рост концентрации потребления энергии в больших городах, выражаю-

щийся в повышении энергетической плотности нагрузки на 1 км

го-

родской территории и удельного расхода ТЭР на одного жителя;

• сочетание преимущественно централизованного электроснабжения с

децентрализованным теплоснабжением;

• дальнейшее развитие газоснабжения городов путем»совершенствования

структуры и схемы распределительных сетей, улучшения их парамет-

ров, модернизации работы городского хозяйства.

Хотя в сравнении с другими видами энергии нетрадиционные пока игра-

ют малую роль, наблюдается также четкая тенденция постепенного развития

Раздел 7. Энергетические объекты городов 289

ветроэнергетики (северное побережье Европы, Калифорния, юг Украины),

гелиоэнергетики (Нидерланды, США, Япония).

Так как в настоящее время основой энергоснабжения городов является

централизованная выработка практически всех энергоресурсов, то необходи-

мо рассмотреть перспективы развития определяющей составляющей ТЭК —

электроэнергетики.

Обеспечение надежного и стабильного энергоснабжения народного

хозяйства Украины электрической и тепловой энергией при значитель-

ном уменьшении вредного воздействия на окружающую природную сре-

ду осуществляется:

• путем технического перевооружения и реконструкции действующих

электростанций, электрических и тепловых сетей;

• освоением новых технологий сжигания углей путем создания соответ-

ствующего оборудования и парогазовых установок, в том числе с внут-

ренней газификацией углей;

• введением в число действующих энергоблоков АЭС высокой и средней

степени готовности;

• дальнейшим развитием гидроэнергетики путем освоения гидроресурсов

Западной Украины и модернизации малых ГЭС, а также строительства

ГАЭС;

• дальнейшим развитием теплофикации с комбинированной выработкой

тепловой и электрической энергии на ТЭЦ;

• созданием в Украине полного ядерного топливно-энергетического цикла;

• ориентацией на обеспечение энергетическим оборудованием отечествен-

ного производства;

• созданием необходимых условий для полного и своевременного обес-

печения ТЭС украинским углем;

• расширением объемов использования нетрадиционных и возобновляе-

мых источников энергии.

7.2. Традиционная энергетика

7.2.1. Основные типы электрических станций

В зависимости от вида первичной энергии различают тепловые электро-

станции (ТЭС), гидроэлектрические станции (ГЭС), атомные электростан-

ции (АЭС) и др. К ТЭС относятся конденсационные электростанции (КЭС)

и теплофикационные, или теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).

Электростанции, обслуживающие крупные и жилые районы, получили

название государственных районных электростанций (ГРЭС). В их состав,

как правило, входят конденсационные электростанции, использующие орга-

Ю 0-3,

290

Экология городов

ническое топливо и не вырабатывающие тепловой энергии. ТЭЦ также

работают на органическом топливе, но, в отличие от КЭС, вырабатывают

как электрическую, так и тепловую энергию в виде перегретой воды и

пара. Атомные электростанции преимущественно конденсационного типа

используют энергию ядерного топлива. В ТЭЦ, КЭС и ГРЭС потенциаль-

ная химическая энергия органического топлива (угля, нефти или газа)

преобразуется в тепловую энергию водяного пара, которая, в свою оче-

редь, переходит в электрическую. Именно так производится около 80%

получаемой в мире энергии, основная часть которой на тепловых электро-

станциях превращается в электрическую. Атомные и возможно в будущем

термоядерные электростанции также представляют собой тепловые стан-

ции. Отличие заключается в том, что топка парового котла заменяется на

ядерный или термоядерный реактор.

Гидравлические электростанции (ГЭС) используют возобновляемую энер-

гию падающего потока воды, которая преобразуется в электрическую.

ТЭС, ГЭС и АЭС — основные энергогенерирующие источники, развитие

и состояние которых определяют уровень и возможности современной миро-

вой энергетики и энергетики Украины в частности. Электростанции указан-

ных типов называют также турбинными.

Одной из основных характеристик электростанций является установлен-

ная мощность, равная сумме номинальных мощностей электрогенераторов и

теплофикационного оборудования. Номинальная мощность — это наиболь-

шая мощность, при которой оборудование может работать длительное время

в соответствии с техническими условиями.

Из всех видов производства энергии наибольшее развитие в Украине

получила теплоэнергетика как энергетика паровых турбин на органическом

топливе. Удельные капитальные вложения на строительство ТЭС существенно

ниже, чем для ГЭС и АЭС. Значительно короче и сроки строительства ТЭС.

Что касается себестоимости вырабатываемой электроэнергии, то она ниже

всего для гидростанций. Стоимость производства электроэнергии на ТЭС и

АЭС отличается не очень существенно, но все-таки она ниже для АЭС.

Однако эти показатели не являются определяющими для выбора того или

иного типа электростанций. Многое зависит от места расположения стан-

ции. ГЭС строится на реке, ТЭС располагается обычно неподалеку от места

добычи топлива. ТЭЦ желательно иметь рядом с потребителями тепловой

энергии. АЭС нельзя строить вблизи населенных пунктов. Таким образом,

выбор типа станций во многом зависит от их назначения и предполагаемого

размещения. В последние десятилетия на себестоимость производства энер-

гии, на выбор типа электростанции и места ее расположения решающее

влияние оказывают экологические проблемы, связанные с получением и

использованием энергоресурсов.

С учетом специфики размещения ТЭС, ГЭС и АЭС определяются место-

расположение электростанций и условия их будущей эксплуатации: положе-

ние станций относительно центров потребления, что особенно важно для

ТЭЦ; основной вид энергоресурса, на котором будет работать станция, и