Для більшості великих міст характерно надзвичайно сильне й інтенсивне забруднення атмосфери. По більшості забруднюючих агентів, а їх у місті налічується сотні, можна з упевненістю сказати, що вони, як правило, перевищують гранично допустимі концентрації. Більше того, оскільки у місті спостерігається одночасний вплив безлічі забруднюючих агентів, їх спільна дія може виявитися ще більш значним. Широко поширена думка про те, що зі збільшенням розмірів міста зростає і концентрація раз-особистих забруднюючих речовин в його атмосфері, проте насправді, якщо розраховувати середню концентрацію забруднень на всю територію міста, то в багатофункціональних містах з населенням більше 100 тис. чоловік вона знаходиться приблизно на одному і тому ж рівні і з збільшенням розмірів міста практично не зростає. Це пояснюється тим, що одночасно зі збільшенням обсягів ви-викидів, зростаючих пропорційно зростанню чисельності населення, розширюється й площа міської забудови, яка і вирівнює середні концентрації за-бруднення в атмосфері.
Суттєвою особливістю великих міст з населенням більше 500 тис. осіб є те, що зі збільшенням території міста і чисельності його жителів у них неухильно зростає диференціація концентрацій забруднення в різних районах. Поряд з невисокими рівнями концентрації забруднення в периферійних районах, вона різко збільшується в зонах великих промислових підприємств і, особливо в центральних районах. В останніх, незважаючи на відсутність про-ствие в них великих промислових підприємств, як правило, завжди спостерігають-ся підвищені концентрації забруднювачів атмосфери. Це викликається як тим, що в цих районах спостерігається інтенсивний рух автотранспорту, так і тим, що в центральних районах атмосферне повітря зазвичай на кілька градусів ви-ше, ніж у периферійних, - це призводить до появи над центрами міст зрост-дящих повітряних потоків, засмоктуючих забруднене повітря з промислових районів, розташованих на ближній периферії. При аналізі процесів забруднення-ня атмосфери міст дуже істотно відмінність між забрудненнями, вироб-хто водиться стаціонарними та мобільними джерелами. Як правило, зі збільшенням розміру міста частка мобільних джерел забруднення (в основному автотранспор-та) у загальному забрудненні атмосфери зростає, досягаючи 60 і навіть 70%.
Існуючі співвідношення між стаціонарними і мобільними джерелами ками забруднення атмосферного повітря в значній мірі визначають його харак-тер.
Стаціонарні джерела викидають в повітря головним чином сірчистий газ (150 т на добу в розрахунку на кожні 500 тис. населення під час опалювального сезону), оксиди азоту (100 т на добу при тому ж розрахунку), а також деяке кількістю-ство чадного газу, фенолів, сірчаної кислоти та інших забруднюючих речовин у за-лежно від специфіки промислового виробництва міста і розчину використовують-вуються в ньому палива. Відносно недавно стаціонарні джерела викидаючи-ли в атмосферу значну кількість пилу різноманітного хімічного складу, але в даний час існуючі газоочисні установки затримують більше 95% всіх твердих часток, що утворюються при згорянні палива, але практично не вловлюють газових складових.
Іншою особливістю стаціонарних джерел є те, що їх скидання в атмосферу, на відміну від мобільних джерел, відбуваються, як правило, на біль-шої висоті, що призводить до того, що вироблені ними забруднення поширеною-ються на великій території (в залежності від висоти труб). Ці зони, наклади-ваясь один на одного, утворюють області стійких забруднень у промислових районах міста, що поширюються на висоту до 150 м і більше.
Як вже зазначалося, частка стаціонарних джерел забруднення атмосфери міст має тенденцію до неухильного скорочення, і це пояснюється не стільки зростанням автомобільного парку, скільки тим, що зменшити обсяг викидів у ста-стаціонарних джерел значно простіше, ніж у автомобілів. Воно проводиться одночасним проведенням ряду заходів: введенням центрального опалення-ня, ліквідацією дрібних котелень, газифікацією промислового виробництва та паливно-енергетичного комплексу, установкою газоочисних систем. Важливо від-мітити, що існуючі нині проекти сероулавлівающіх установок дозволяють вже найближчим часом перетворити великі міста в потужні джерела виробниц-ства сірковмісних сполук і в першу чергу сірчаної кислоти. Так, при утилізації 90% сірчистого газу, що скидається нині в атмосферу, можна одержувати до 170-180 т сірчаної кислоти на добу під час опалювального сезону в розрахунку на місто з 500 тис. населення.
В даний час великі надії в області охорони повітряного басейну зв'язуються з максимальною газифікацією промисловості і паливно-енергетичного комплексу, однак ефект газифікації не слід перебільшувати. Справа в тому, що переклад з твердого палива на газ, звичайно, різко знижує обсяги сірковмісних викидів, але збільшує викиди окислів азоту, утилізація ко-торих ще є технічно проблематичною. Схожа ситуація складається і при скороченні викидів чадного газу, що є продуктом неповного згоряння палива. Удосконалюючи режими горіння, можна звести викиди чадного газу до мінімуму, але одночасно з підвищенням температури збільшується і окис-ня атмосферного азоту, що приводить до зростання обсягів окислів азоту, скидає-ться в атмосферу. На відміну від стаціонарних джерел забруднення повітряного басейну автотранспортом відбувається на невеликій висоті і практично завжди має локальний характер. Так, концентрації забруднень, вироблених автомобільне транспортом, швидко зменшуються по мірі віддалення від транспортної магістралі, а за наявності досить високих перешкод (наприклад, у закритих дво-рах будинків) можуть знижуватися більш ніж у 10 разів.
У цілому викиди автотранспорту значно більш токсичні, ніж викиди, вироблені стаціонарними джерелами. Поряд з чадним газом, окислами азоту й сажею (у дизельних автомашин) працюючий автомобіль виділяє в навколишнє середовище більш 200 речовин і з'єднань, які мають токсичну дію. Серед них слід виділити сполуки важких металів та вугле-водень, особливо бензапірен, що володіє вираженим канцерогенним ефек-том.
Безсумнівно, що в найближчому майбутньому забруднення повітряного басейну го-пологів автомобільним транспортом буде представляти найбільшу небезпеку. Це пояснюється головним чином тим, що в даний час ще не існує кардіо-нальних рішень даної проблеми, хоча немає недоліку в окремих технічних проектах і рекомендаціях.
Коротко охарактеризуємо основні напрямки вирішення проблеми зменшення забруднення навколишнього середовища автотранспортом.
Удосконалення двигуна внутрішнього згоряння.
Це технічно цілком реальний напрямок може знизити питомий по-требленіе палива на 10-15%, а також зменшити обсяги викидів на 15-20%. Безперечно, що цей шлях може стати досить ефективним у самий найближчий вре-мя, оскільки не вимагає серйозних перебудов ні в автомобілебудуванні, ні в сис-темі обслуговування та експлуатації автомобіля. Тут варто лише врахувати те, що реальний екологічний ефект цих заходів не настільки високий, як представля-ється на перший погляд, оскільки, наприклад, зниження обсягів викидів чадного газу значною мірою заповнюється збільшенням викидів оксидів азоту.
Переклад двигуна внутрішнього згоряння на газоподібне паливо.
Існуючий багаторічний досвід експлуатації автомобіля на пропан-бутанової суміші показує високий екологічний ефект. В автомобільних викидах різко знижується кількість чадного газу, важких металів і вуглеводів-пологів, проте рівень викидів оксидів азоту залишається досить високим. Крім того, застосування газових сумішей поки можливо лише на вантажних автомобілях і вимагає налагодження системи газозаправних станцій, тому можливості дано-ного рішення в даний час ще обмежені.
Переклад двигуна внутрішнього згоряння на водневе паливо часто рек-ламіруется як мало не ідеальне рішення проблеми, однак при цьому часто за-бувають, що окисли азоту утворяться й при використанні водню і що видобуток, горіння і транспортування великих обсягів водню пов'язані з великими техніч- тичними труднощами, небезпечні і дуже накладні в економічному ставлення-ванні. У місті, що налічує кілька сотень тисяч автомобілів, довелося б мати величезні запаси водню, одне зберігання яких зажадало б (для забезпечення безпеки населення) відчуження величезних територій. Якщо врахувати при цьому, що це доповнювалося б розвиненою мережею заправних станцій, то таке місто був би дуже небезпечний для його жителів. Навіть якщо припустити, що буде знайдено економічно прийнятне рішення проблеми зберігання водню (у тому числі в самих автомобілях) у зв'язаному стані, то ця проблема, по на-шему думку, навряд чи буде перспективною в найближчі десятиліття.
Заміна автомобіля електромобілем також досить інтенсивно рекламується-ється в популярній літературі, проте в даний час вона так само мало реальна, як і попереднє речення. По-перше, навіть найдосконаліші аккумулято-ри поряд із значним власною вагою, що погіршує параметри автомобіля, вимагають для своєї зарядки енергії у декілька разів більше, ніж її затра-чивает при рівній роботі звичайний автомобіль. Тим самим електромобіль, будучи самим марнотратним, в енергетичному відношенні, засобом транспорту, сни-жая забруднення середовища в місці своєї експлуатації, різко збільшує його в місці виробництва енергії. По-друге, виробництво акумуляторів вимагає значної-ного кількості цінних кольорових металів, дефіцит яких зростає ледь не б-стре, ніж дефіцит нафти і газу. І, по-третє, електромобіль, практично «чис-тий» для міської вулиці, не є таким для самого автомобіліста, по-скільки при роботі акумуляторів відбувається постійне виділення багатьох ток-Січной речовин, які неминуче попадають у салон електромобіля. Навіть якщо припустити, що всі вищевказані проблеми були б технічно дозволені, варто врахувати, що на перебудову всієї автомобільної промисловості, зміну автопарку, перебудову систем обслуговування і експлуатації транспортних засобів потрібні були б не один десяток років і кілька десятків, якщо не сотень мілі-Ардов доларів . Тому акумуляторний автомобіль навряд чи зможе стати пер-перспективних рішенням проблеми забруднення навколишнього середовища автотранспортом.
Крім розібраних вище існують десятки інших технічних рішень-ний, багато з яких доводяться до досвідчених зразків. Серед них є як беспере-перспективних, наприклад автомобіль із Маховиковим акумулятором, який може добре рухатися лише по ідеально рівною і прямою дорогою - в іншому випадку гіроскопічний ефект маховика буде серйозно заважати керуванню, так і достатньо перспективні «гібридні» конструкції. Серед останніх дуже любо-питна ідея вантажного тролейбуса з акумулятором для міжлінійних пересувань-ний, реалізація якої, за умови вдосконалення струмоприймачів та рекон-струкції токоприводов, може різко зменшити забруднення повітряного басейну, особливо в центрах міст.
Крім удосконалення самих засобів транспорту серйозний внесок у зниження загазованості атмосфери міст можуть внести планувальні МЕРО-ємства, заходи щодо удосконалення управління автомобільними потоку-ми та заходи з раціоналізації перевезень усередині міста. Створення в містах єдиної автоматизованої системи управління перевезеннями може різко знизити пробіг авто у межах міста і відповідно зменшити забруднення його повітряного басейну.
Характеризуючи забруднення повітряного басейну міста, необхідно упомя-нуть про те, що воно схильний до помітних коливань, що викликаються як погодними умовами, так і режимом роботи підприємства та автотранспорту.
Як правило, загазованість атмосфери днем більше, ніж вночі, взимку більше, ніж влітку, але і тут зустрічаються виключення, пов'язані, наприклад, з фо-тохіміческім смогом в літній час або освітою над містом застійних мас забрудненого повітря в нічний час. Для міст, розташованих в різних кліматичних зонах і знаходяться в специфічних ландшафтних умо-вах, характерні різні типи критичних ситуацій, під час яких загазо-ванность атмосфери може досягати критичних значень, але у всіх випадках вони зв'язуються із тривалою безвітряною погодою.
Забруднення атмосферного повітря є самою серйозною екологічною проблемою сучасного міста, воно завдає значної шкоди здоров'ю горо-жан, матеріально-технічним об'єктам, розташованим у місті (будівель, об'єктів-там, спорудам, промислового і транспортного обладнання, комунікацій, промислової продукції, сировини і напівфабрикатів ) і зеленим насадженнями ниям.
Розберемо для прикладу лише вплив забруднення повітряного басейну на матеріально-технічні об'єкти тільки одним компонентом - сірчистим газом, що викидається в атмосферу міст при спалюванні палива.
Як показують численні дослідження, підвищена концентрація сірчистого газу в повітрі різко збільшує корозію металів. Так, за даними шведських дослідників, особливо інтенсивної є корозія углеродистой стали в містах зі значним зволоженням повітря й особливо прилеглих до морського узбережжя. Так, у Стокгольмі спостерігається збільшення швидкості корозії в порівнянні з Кируной, що знаходиться в субарктичній зоні, більше ніж у 15 разів. Хромовані покриття в тих же умовах руйнуються в 2-3 рази швид-ше.
Легко помітити, що з подорожчанням вартості промислового обладнання та промислової продукції збиток, що наноситься забрудненням повітряного басейну, буде неухильно зростати. Більше того, виявляється, що вже зараз цілий ряд найбільш передових галузей промисловості, таких як електроніка, точне ма-шіностроеніе і приладобудування, зазнають серйозних труднощів у своєму раз-вітіі на території міст. Підприємствам цих галузей доводиться затрачати чималі кошти на очищення повітря, що надходить в цеху, і, незважаючи на це, на виробництвах, розташованих у великих містах, порушення технології, викликані забрудненням повітряного басейну, частішають з кожним роком. Але навіть якщо в цехах при виробництві високоточної і висококондиційного продукції можна створити умови, близькі до ідеальним, то, виходячи за межі цеху, вона починає піддаватися руйнуючій впливу забруднюючих речовин і може швидко втрачати свою якість.
Таким чином, забруднення повітряного басейну стає реальним тор-мозом науково-технічного прогресу в містах, дія якого буде постійного але посилюватися у міру підвищення вимог до чистоти технологій, зростанню точно-сті промислового обладнання та поширенню мікромініатюризації.
Подібний же ріст збитку спостерігається при прискореному руйнуванні фасадів будівель в забрудненій атмосфері міст.