Особенно сильно достается жителям придорожных домов. Есть ли у наших горожан возможность избавиться от испорченного воздуха? С этим и другими вопросами корреспондент газеты "Литер" отправился к академику КазНАЕН, доктору технических наук, инженеру-изобретателю Токтамысу Мендебаеву.
"Литер": Жители больших городов продолжают страдать от выхлопных автомобильных газов, от выбросов продуктов сгорания ТЭЦ в атмосферу. Что делать горожанам, в частности, нам – алматинцам? Что думают об этой проблеме ученые?
Т.М: По мнению ученых-социологов, основа качества жизни общества – чистый воздух, чистая вода, экологически безопасная сельскохозяйственная продукция и уровень медицинского обслуживания. Из перечисленных составляющих атмосферный воздух – важная жизнеобеспечивающая природная среда, представляющая собой смесь газов и аэрозолей приземного слоя атмосферы, сложившегося в ходе эволюции Земли. Воздушная атмосфера имеет неограниченную емкость и играет роль наиболее подвижного, химически агрессивного и всепроникающего агента.
Исследованиями международных центров по изучению состояния экологии земного шара и ближнего космоса давно доказано, что загрязнение воздуха приземной атмосферы – самый мощный, постоянно действующий негативный фактор, оказывающий разрушительное воздействие на здоровье человека, пищевую цепь и окружающую среду. Согласно исследовательским данным, отрицательное влияние загрязненной атмосферы на почвенно-растительный покров связано с выпадением кислотных атмосферных осадков, которые вымывают кальций, гумус, микроэлементы из почвы, нарушают процесс фотосинтеза, приводят к замедлению роста и гибели растений.
Медики и экологи всего мира давно бьют тревогу по поводу загрязненности воздуха приземной атмосферы, так как именно такая загрязненность есть первопричина появления опасных для жизни человека болезней. Перечислим некоторые из них: это рак легких, горла и кожи, расстройство центральной нервной системы, возникновение аллергии и респираторных заболеваний, младенческих дефектов. Все эти болезни связаны с присутствием в воздухе конкретных загрязняющих веществ. Исследованиями установлено, что в домах, расположенных рядом с большой дорогой на расстоянии до 10 метров, жители болеют раком в 3–4 раза чаще, чем в домах, удаленных от дороги на 50 метров.
Поэтому вопросы по поводу сохранения озонового слоя, обеспечения гигиенической чистоты воздуха в нашем городе, научно-технические проекты и разработки по очистке воздушной среды я считаю не только проблематичными, но и приоритетными и неотложными. Нефть, газ, уголь без массы чистого воздуха бесполезны, гореть углеводороды без воздуха долго не будут. Следовательно, воздушной среде необходимо уделять внимание не только в теории, а особо – на практике, с государственным подходом, в первую очередь, финансировать и строить очистные воздушные сооружения для больших городов с миллионным населением, как это делается в цивилизованных странах, на деле озабоченных здоровьем и будущим каждого человека.
"Литер": Известно, что чем больше город, тем больше в его атмосфере вредных веществ. Расскажите, с чем сегодня столкнулись алматинцы, вдыхая каждый день почти отравленный воздух? Астанчанам, например, хорошо дышится, у них город стоит на семи ветрах, которые всю гарь из него выдувают.
Т.М: Атмосферный воздух большинства крупных городов Казахстана сильно загрязнен различными вредными веществами. Но даже на фоне других крупных населенных пунктов город Алматы стоит на первом месте по загрязнению, так как он расположен у подножия Заилийских гор, в крайне невыгодном месте по отношению к его обеспечению чистым воздухом. Если для равнинных городов спасением являются выдувающие грязъ степные ветры, то характерная для горной местности слабая циркуляция воздушных масс способствует накоплению в воздухе вредных примесей. Их основными источниками в Алматы являются автотранспорт, аэропорт и тепловые электрические станции, расположенные вблизи города.
Степень загрязнения воздушного бассейна Алматы определяется не только количеством поступающих в атмосферу вредных выбросов, но и неблагоприятными климатическими условиями, которые также ведут к образованию загрязняющих веществ. Атмосферный воздух города насыщен оксидом углерода, диоксидом азота и формальдегидом, средняя концентрация этих химических элементов в несколько раз превышает предельно допустимую концентрацию, установленную санитарными нормами. В последние годы состояние воздушной среды Алматы еще больше ухудшилось и остается стабильно кризисным из-за роста числа источников загрязнения, особенно парка автомашин, незапланированного строительства высотных зданий, задерживающих воздушный поток вдоль рек и меридиональных улиц ну и, конечно же, нарастающая численность городского населения и сокращение площадей зеленых насаждений.
Зимой, в период отопительного сезона, в воздушном пространстве города проявляется задерживающий эффект в виде грязной задымленности. Он характерен постоянством и инертностью во времени и в пространстве. В результате чего в отдельные дни смесь тумана и дыма образует смог, а токсичность продуктов сгорания в нем возрастает в несколько раз. Летом, в дневное время, долинный северный ветер уносит загрязненный городской воздух в сторону гор. Они быстро обволакиваются дымчатой пеленой, горная панорама тогда плохо различима. К вечеру, с понижением температуры, загрязненный воздух проносится по склонам и ущельям, оседает на землю, загрязняя почву и горные реки. Ночи всегда были благоприятными для нашего города, именно в это время на него дует чистый горный воздух. В результате существующего различия в температурах воздуха появляется энергетический источник горно-долинной циркуляции, предопределяющий постоянство движения ветров с юго-восточным направлением в течение суток во все сезоны года.
К сожалению, природа появления и условия существования горно-долинной циркуляции воздушной массы слабо изучена, нет исчерпывающих данных, установленных закономерностей об изменении ее интенсивности, направленности воздействия на аэродинамическую ситуацию города. Имеются лишь поверхностные, отрывочные сведения о взаимосвязи циркуляции воздуха с изменением температуры у земли и на высотах.
"Литер": Какие источники загрязнения опасны для всего животного мира мегаполиса? Почему одни люди считают, что больше всех грязи в воздух выбрасывают через трубы местные ТЭЦ, другие виновником называют аэропорт, третьи связывают головную боль с автотранспортом и называют цифры проходимости автотранспорта по городу – 700 000 автомобилей в сутки!
Т.М: Из источников загрязнения воздуха наибольшую опасность представляет автотранспорт. Согласно информации Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в среднем при пробеге 15 тысяч километров за год каждый автомобиль сжигает 2 тонны топлива и около 26–30 тонн воздуха, в том числе 4,5 тонны кислорода, что в 50 раз больше потребностей человека. Напротив, автомобиль с двигателем средней мощности выбрасывает в атмосферу в год: угарного газа 700 кг, диоксида азота 40 кг, несгоревших углеродов 230 кг и твердых веществ до 5 кг. Помимо них в воздух им выбрасывается несколько соединений свинца в случае потребления этилированного бензина.
Так что же нам надо делать, чтобы снизить вредные выбросы автотранспорта? Есть общепринятые меры воздействия. Первое – совершенствование схемы регулирования движения уличного автотранспорта, сооружение новых узловых развязок, которые сокращают вероятность образования пробок. Чтобы автомобили меньше останавливались и потом при новом наборе скорости не выбрасывали в несколько раз больше вредных веществ, чем при равномерном движении.
Второе – ввести различные льготные поощрения для владельцев автотранспорта на дизельном топливе. Наука доказывает, что двигатель автомобиля, работающего на дизеле, имеет заметное преимущество перед бензиновым двигателем, так как выбрасывает в атмосферу меньше вредных веществ. Практически дизельный двигатель сжигает их полностью. К тому же дизельное топливо свободно от свинцового тетраэтила, присадки, которая используется для повышения октанового числа бензина в современных карбюраторных двигателях с высокой степенью сжигания.
Такие же льготы следует предусмотреть и для владельцев автомашин, потребляющих газ вместо бензина. Высокооктановое, стабильное по составу газовое топливо хорошо смешивается с воздухом и равномерно распределяется по цилиндрам двигателя, способствуя более полному сгоранию рабочей смеси. Суммарный выброс токсичных веществ у автомашин, работающих на газе, значительно меньше, чем у машин с бензиновым двигателем.
Например, большегрузная автомашина, переведенная на газ, имеет показатель по токсичности почти в 4 раза меньше, чем его бензиновый собрат.
Огромные возможности в снижении вредных выбросов в воздух имеются и в другом источнике загрязнения – тепловых электростанциях. Их перевод на газ по сложившейся мировой практике позволил бы в 3-4 раза сократить количество выбрасываемых токсичных веществ, снизив при этом себестоимость вырабатываемой тепловой энергии в 5-6 раз. В отношении снижения выбросов тепловых электростанций существует еще один весомый, но пока еще нереализованный ресурс – их разгрузка. Дело в том, что по геологическим материалам в районе расположения ТЭЦ на глубине 2000-2500 метров залегают громадные по запасам подземные геотермальные источники с температурой воды на устье скважин в пределах 50-60о С. Если пробурить более глубокие скважины, скажем, до 3500-4000 метров, градиент температуры может сильно повыситься – предположительно до 80-100о С. Вскрытием геотермальных источников системой скважин, их подключением для подпитки к теплотрассам города Алматы можно ощутимо уменьшить расход потребляемого топлива на теплоэлектростанциях и, следовательно, объем вредных веществ, попадающих в атмосферу. В Исландии использование геотермального тепла, поскольку оно изначально готово к потреблению, реализуется практически беззатратным способом с существенным снижением себестоимости производимой энергии, что несомненно отражается на благополучии горожан. К тому же это фундаментальный ресурс в создании конкурентоспособной экономики.
В теории и практике мирового опыта вскрытия и освоения залежей геотермальных источников, определенных в качестве энергоресурсов, уложены различные схемы и технологические приемы извлечения тепла из недр земли, реально предназначенные для тепло- и водоснабжения потребителя. Следует обратить внимание и на разработанные технологические схемы извлечения тепла из материалов высокой теплопроводности и с низкой точкой нагревания типа графитовых стержней атомных электростанций, применяемых для производства пара, вкупе со сбросом части отработавшей воды из теплосети обратно в недра Земли. С такими технологиями, думаю, будет строиться будущее Казахстана. Главное – что они откроют эру возобновляемого, вечного источника тепла по замкнутой цепи. В условиях Алматы с учетом относительно небольшой глубины нахождения геотермальных источников для практической реализации подъема энергоресурсов особо крупных финансовых затрат не требуется. Нужно лишь понимание и желание соответствующих государственных органов. Что же касается еще одного постоянно действующего источника загрязнения воздуха – аэропорта, то тут возможно единственное решение: надо вывести его вместе с вокзалом за пределы города, выбирая место размещения с учетом розы ветров и границ возможного расширения мегаполиса в будущем.
"Литер": Много лет назад президент Казахстана Нурсултан Назарбаев, выступая на I съезде инженеров нашей страны, развернул перед ними ясную цель: строительство суверенного государства, где главная роль отводится передовым людям – ученым, готовым предлагать, выдвигать и внедрять высокотехнологичные проекты с привлечением инвестиций. Эта научная работа продолжается и сегодня, касается она и отрасли экологии. Как известно, вы не только ученый профессор, но еще и инженер-изобретатель, а все изобретатели мыслят особо. Что вы можете предложить алматинцам для того, чтобы они могли дышать в своем городе настоящим природным, горным воздухом, каким ранее славилась яблочная Алма–Ата?
Т.М: Для того чтобы добиться абсолютной чистоты воздуха в Алматы, предлагаю радикальный малозатратный способ удаления вредных веществ из воздушного пространства города. Суть в следующем. Опираясь на результаты мониторинговых исследований аэродинамической ситуации города, учитывая доминирующее юго-восточное направление ветра горно-долинной циркуляции и рельеф местности, соединить трубопроводами в горах Заилийского Алатау зоны высоких и низких давлений с выходом в сторону города.
По соответствию с законами физики атмосферы воздуха в трубопроводе появится энергоемкая, высокоскоростная управляемая искусственная река ветра, сжатая в ограниченном пространстве. Дополнительную скорость и энергию потока этой реки можно усиливать, используя регулировочный эффект инжекций (всасывания) воздуха. Затем следует расчетливо направить в ночное время искусственную реку ветра на городской смог, сдувая загрязненную массу на север и северо-восток, где, по схеме, с учетом границ депрессионной воронки всасывания на разновысотных вышках его встретят установленные всасывающие высотные вентиляторы с системой фильтрования вредных веществ из грязного воздуха. Очищенный воздух направится дальше.
Это довольно простой способ, в науке и по логике вещей вполне осуществимый при принятии на этот счет положительных политических решений. Предложенные выше решения проблем оздоровления воздушного пространства Алматы по сути созвучны с общепринятой в мире экологической стратегией. Ее кратко можно сформулировать так: производить больше с меньшими затратами, обеспечить охрану окружающей среды и сберегать ресурсы, использовать их с наибольшим эффектом, совершенствовать и менять технологии.
Источник: Сергей Торопкин, "Литер", Алматы