Борьба с атмосферными загрязнениями путем выбора участков для строительства предприятий и зонирования

Планировка и зонирование

Планировка является важнейшим способом правильного использования территории данного района; при этом необходимо уделить внимание особенностям отдельных участков, входящих в данный район. Зонирование проводится на основе официально утвержденных правил частного и общественного землевладения, предпочтительно согласованных с общей планировкой, хотя во многих штатах США и других странах этот пункт законодательством не предусмотрен (штат Калифорния, 1955). В Америке эти процессы считаются независимыми друг от друга (New York Stale Department of Commerce, 1953), в то время как в Англии их рассматривают как одно целое.

Зонирование является функцией полицейского надзора (на основе законодательства о здравоохранении, безопасности, благосостояния и удобстве) и осуществляется в соответствии с предписаниями местных органов власти с целью обеспечения контроля за правильным использованием построек и земли (Gallion a. Eisner, 1950; Ногаек a. Nolan, 1955). Полицейские власти, занимающиеся вопросами здравоохранения и регулирования строительства, чаще всего находятся в ведении местных органов власти.

Зонирование может осуществляться по-разному в различных округах или по-разному регулироваться в различных районах, находящихся под единой юрисдикцией, но оно должно быть единообразным в пределах, меньших административных единиц. Закон о зонировании может распространяться на одну или несколько местных административных единиц, таких, как город, округ, область, район, край или страна в целом.

Цели зонирования разнообразны; например, рассредоточить движение транспорта, свести до минимума опасность пожаров и других бедствий; обеспечить необходимые условия освещения и аэрации, предотвратить перенаселенность отдельных районов, облегчить пользование транспортом различными предприятиями, коммунальными услугами и другими средствами обслуживания. Традиционное зонирование эффективно децентрализует или концентрирует эксплуатацию в новых районах, но оказывает лить ограниченное влияние на уже существующую эксплуатацию в старых районах. Однако отсутствие единого законодательства в различных частях страны, где имеется большое число городов, мешает его осуществлению. Подветренная сторона одного города может оказаться наветренной для соседнего города. Для эффективного контроля за атмосферными загрязнениями рекомендуется охват единым законодательством больших областей или территорий или даже междуштатные или международные соглашения, в зависимости от метеорологических условий. Хотя контроль за загрязнением атмосферного воздуха производится местными органами власти, ряд авторов поднимают вопрос о том, что ответственность должна возлагаться не на городские органы власти, а на государственные органы управления, которые должны осуществлять контроль над городами, входящими в один округ (Association for Planning and Regional Reconstruction 1950; Chute, 1955; National Conference on Metropolitan Problems, 1956; California University, Bureau of Public Administration, 1957). Кстати, следует отмстить, что предложение о правительственном контроле за атмосферными загрязнениями не встречает сочувствия в некоторых слоях общества по той причине, что этот контроль имеет скорее технологический, чем юридический, характер (Mac Donald, 1956). Сторонники противоположной точки зрения обращают внимание па то, что снижение задымленности атмосферы произошло только после вмешательства правительственного контроля и что эффективное и своевременное уменьшение загрязненности атмосферы требует именно такого контроля (American Society of Planning Official, 1955a, Hoover, 1948).

Роль зонирования как одного из средств контроля за атмосферными загрязнениями часто была предметом дискуссий специалистов, обращавших внимание прежде всего на контроль за атмосферными загрязнениями в месте их возникновения. Однако приборов для регистрации всех загрязняющих воздух веществ не существует. Кроме того, контроль за атмосферными загрязнениями не является абсолютным даже в тех случаях, когда такие приборы имеются. Зонирование при наличии атмосферного загрязнения может оказаться эффективной мерой контроля за остаточным выбросом или как временная мера до разработки более эффективных методов контроля за источниками загрязнения. Предприятия, не выделяющие загрязнений в атмосферу по характеру своего технологического процесса, иногда превращаются в источники загрязнения атмосферного воздуха. Например, не выделяющее дым предприятие по электронике может начать загрязнять воздух в результате введения автоматических процессов, имеющих случайное отношение к данному производству. Общее зонирование и планировка могут быть использованы для децентрализации промышленных предприятий, организации быстрого транзита, для выведения автотранспорта из чрезвычайно насыщенных им городских центров, устройства автострад и дорог без перекрестков и сокращения поездок из дома па работу.

Характер мероприятий по борьбе с загрязнением атмосферного воздуха

Определение необходимых мероприятий в этой области требует знания современных технических средств обезвреживания промышленных выбросов. Существуют два противоположных взгляда на способы удаления газообразных отходов: концентрирование и улавливание или разведение и рассеивание загрязнений (Lieberman, 1957).

Идея концентрирования и улавливания загрязнений предусматривает в первую очередь контроль за отдельными источниками загрязнения атмосферы путем установки специальных улавливающих установок. Эти меры могут быть усилены путем размещения промышленных предприятий в определенной зоне, из которой выбросы не будут влиять на соседние области. В некоторых случаях специфические загрязняющие вещества предварительно подвергаются эффективному улавливанию и таким образом легче обезвреживаются и рассеиваются. Примером может служить борьба с запахами путем сжигания или каталитического окисления в растворителях. Иногда бывает необходимо полностью изменить весь технологический процесс, заменить топливо или сырье для того, чтобы предупредить случайные выбросы в атмосферу. Другой способ - разведение и рассеивание загрязнений имеет много общего с проблемой борьбы с загрязнением водоемов. В случае загрязнения водоемов границами являются русло водоема и поверхность воды, что можно сравнить в случае воздушного разведения с рельефом местности с учетом существования "основания инверсии", действующей в верхних слоях воздушного потока. В некоторых областях иногда основание инверсии находится на уровне тропопаузы. Отношения между турбулентностью, скоростью потока и массой загрязненных веществ в обоих случаях сравнимы, так же как и в борьбе с загрязнением водоемов, полезным может оказаться рассредоточение источников выброса для предупреждения чрезмерных концентраций атмосферных загрязнении и содействия их разведению. Точно так же снижение концентрации загрязнений можно обеспечить путем регулирования продолжительности выбросов. Периоды низкого расхода воды вызывают повышение концентрации загрязнений; то же самое при загрязнении воздуха наблюдается в случае снижения скорости ветра. Проблему загрязнения атмосферы можно рассматривать с точки зрения четырех последовательных стадий: образование, выброс, распространение и поглощение (Frenkiel, 1956). На каждой стадии могут быть предприняты попытки уменьшить опасность загрязнения атмосферы, и в большинстве случаев для этого уже разработаны соответствующие научные методы и технологические процессы. В некоторых случаях можно путем изменения технологического процесса уменьшить выбросы в воздух. В других случаях изменяют технологический процесс для того, чтобы дать возможность установить газоочистительные сооружения и таким образом уменьшить выброс. Однако в большинстве случаев оборудование для очистки отходящих газов имеет целью снизить выбросы в атмосферу без изменения технологического процесса.

Классификация продуктов выброса. Выбрасываемые в атмосферу вещества могут быть классифицированы по различным признакам: по активности, по типу технологического процесса, по виду самого загрязнения. Наиболее распространенной является классификация по типу активности, так как в одной и той же отрасли промышленности могут применяться различные технологические процессы, являющиеся источником выброса разных видом загрязнений. Общая форма в Стандартной классификации промышленных производств, используемая Бюро цензов США, является вполне пригодной. Эта форма даст возможность сравнения общей массы выбросов по отдельным отраслям промышленности, например нефтеочистительной, асфальтовой, горнорудной и т. д. Главными источниками загрязнения атмосферного воздуха, помимо промышленных, являются городской и железнодорожный транспорт, а также сжигание мусора и различных отходов.

Более специфической является классификация источников различных выбросов по технологическому признаку. В этом случае сравнение всех технологических процессов, применяемых в различных отраслях промышленности, позволяет оценить относительное значение отдельных производственных процессов и эффективность имеющихся газоочистных сооружений. За загрязнение атмосферного воздуха путем сжигания, испарения, измельчения, дробления материалов и т. п. могут быть наложены штрафы. Важнейшее значение имеет классификация по типу загрязняющих веществ. В этом случае необходимы показатели выброса в виде средних и максимальных величин, для того чтобы определить уровень загрязнения атмосферы после разбавления в воздушном потоке в том пункте, где он может нанести вред или оказать свое действие. В этом смысле имеет большое значение характер загрязнений - газы или аэрозоли, их относительные токсические или вредные свойства, наличие аддитивного или синергического эффекта и расположение очистительных установок. Б последнее время внимание было обращено также на химические свойства некоторых загрязняющих веществ в связи с обнаружением различных реакций взаимодействия веществ в атмосферном воздухе, например в районе Лос-Анжелоса.

При классификации по технологическому признаку учитывается тот факт, что даже контролируемый источник может все же выбрасывать некоторое количество загрязнений в атмосферу. Если бы газоочистительные сооружения работали со 100% эффективностью, не было бы необходимости в дальнейшей дискуссии, так как проблема загрязнения атмосферного воздуха не являлась бы тогда фактором, определяющим выбор участков для строительства предприятий или зонирования.

Распространение атмосферных загрязнений и их воздействие

Необходимо также рассмотреть вопрос о механизме распространения загрязнителей в воздухе после их выброса. Метеорологическая сводка обычного района содержит достаточное количество сведений, которые дают возможность определить, источники каких типов загрязнений требуют надзора. На основании средних метеорологических данных относительно той или иной местности можно определить степень эффективности и характер газоочистительных устройств, требующихся в данном населенном пункте.

Возможны случаи, когда загрязнение атмосферного воздуха теми или иными важными отраслями промышленности или технологическими процессами может привести к отказу от эксплуатации земель и предприятий, непосредственно прилегающих к данному району. Например, в окрестностях Лос-Анжелоса условия изменились настолько, что чувствительные к смогу лиственные растения практически не могут здесь произрастать. Согласно принципу, выдвигаемому Британскими органами планирования, отрасли промышленности, загрязняющие атмосферу, отделяются от жилых зон "зеленым поясом" (Howard, 1946). В СССР было выдвинуто аналогичное предложение об удалении населения с территории радиусом 2 км вокруг нефтеочистительных заводов и других специальных видов производства и создания, таким образом, буферной зоны (Гольдберг, 1948).

В последующем вопросы выбора участка для промышленных сооружений и зонирования будут рассматриваться в тесной взаимосвязи. Зонирование - это осуществление путем регулирования программы планирования, охватывающей все населенные пункты в том или ином районе или местности. Поэтому планирование и зонирование входят в компетенцию официальных органов. В противоположность этому выбор участка для промышленного предприятия в первую очередь входит в компетенцию данной отрасли промышленности, подыскивающей подходящее место для строительства предприятия в пределах данного района.

Выбор участков для строительства промышленных предприятий как мера борьбы с загрязнением атмосферного воздуха

Выбор промышленной площадки - это вопрос размещения или локализации отдельного предприятия. Выбор промышленной площадки приводит к созданию единичного источника загрязнений, тогда как вопрос о планировке в целом или размещении многочисленных источников выброса на определенной территории является гораздо более сложным (Larson, 1956).

В США выбор промышленной площадки определяется главным образом интересами отдельного предприятия и зависит в первую очередь от экономических факторов. Для того чтобы достичь разумного и целесообразного регулирования, органы власти должны понимать значение факторов, определяющих этот выбор. Как и во многих других сферах деятельности человека, в вопросе о выборе промышленной площадки существуют большие расхождения между практикой и теорией.

Иначе говоря, теория выбора промышленной площадки находится еще в стадии развития и состоит из гипотез, еще не получивших подтверждения или обоснования.

Лучшее изложение существующих ныне в США теоретических представлений по вопросу о выборе промышленной площадки дается у Woodbury (1953) в главе о размещении промышленности и перепланировке городов. Другим руководством являются основы размещения промышленности, предложенные Hoover. Считается, что правильный выбор промышленной площадки обусловливается лучшим местоположением, исходя из максимально возможного снижения затрат и увеличения доходности. При этом различают два основных вида затрат: а) на осуществление технологического процесса и б) на транспортировку. Стоимость технологического процесса включает вес производственные расходы на месте, тогда как относительно боле важные расходы на транспортировку включают расходы на доставку сырья и перевозку готовой продукции. Различают четыре основные отрасли промышленности: добывающая, обрабатывающая, торговая и легкая. Следует иметь в виду преимущества больших промышленных центров, такие, как легкость обеспечения рабочей силы, обслуживание, развитая торговля и промышленность. История выбора промышленных площадок делится на две стадии. На первой стадии определяющим фактором являлось наличие уже исторически сложившихся больших городов, на второй - движение за создание "дочерних", "побочных" предприятий промышленными объединениями или фирмами и увеличение спроса на промышленные площадки. Выбор промышленных площадок, несомненно, также проходит через две стадии: первая - это выбор района размещения предприятия, вторая-выбор определенного участка для строительства в пределах уже намеченного района. Обзор состояния вопроса показывает, что выбор района производится на более объективной или рациональной основе, чем последующий выбор специального участка (Dickson, 1948; Garrabrant, 1953; Los Angeles County Chamber of Commerce, 1954). С точки зрения контроля за атмосферными загрязнениями порядок выбора площадки должен быть обратным, так как в пределах одного и того же района, обладающего экономическими преимуществами, могут иметься очень большие микроклиматические колебания.

Факторами, имеющими значение при выборе района размещения предприятия, обычно являются: рынки, рабочая сила, сырье, транспортные расходы, выгодность, климатические условия, условия жизни. Факторами, определяющими выбор конкретного участка, являются следующие: возможность получения подходящего участка земли, возможность строительства или затраты, связанные с ним, близость рабочей силы - наличие жилья, транспорта, коммунальных сооружений и других смежных отраслей производств, защитной зеленой зоны, близость противопожарной и полицейской служб, наличие удобств: жилых зданий культурных учреждений и зон для будущих сотрудников размещаемого здесь предприятия, ограничительные меры со стороны зонирования, местное законодательство по вопросам борьбы с загрязнением водоемов и атмосферного воздуха (Atkins, 1952; Breese, 1954; Newhoff, 1952; U. S Department of Commerce, Area Development Division, n. d.).

Факторы, влияющие на загрязнение атмосферного воздуха

Факторы, имеющие отношение к вопросам загрязнения атмосферного воздуха, приобрели в последнее время большое значение. Под влиянием закона или других факторов частная инициатива была вынуждена руководствоваться при выборе промышленных площадок в значительной мере соображениями о том, чтобы выбор промышленной площадки не оказывал отрицательного влияния на окружающий населенный район. Для того чтобы избежать дорогостоящих мероприятий по контролю за атмосферными загрязнениями, улучшить отношения с населением и предотвратить возможные тяжбы, Larson (1956) рекомендует при выборе промышленных площадок учитывать природу газообразных выбросов, эффективность доступных газоочистительных устройств, соответствующие метеорологические факторы и возможное влияние на окружающий район. Например, при выборе площадки для атомного реактора метеорологические условия данной местности играют важнейшую роль (White a. Pack, 1956). При размещении предприятия в этих случаях следует учитывать не только газообразные выделения в результате атомного распада, но также и опасность несчастных случаев в результате нарушений работы реактора (US Weather Bureau. 1955). Накопление опыта и улучшение техники безопасности уменьшат вероятность несчастных случаев и позволят в будущем размещать атомные реакторы ближе к населенным пунктам. Необходимость обеспечить для ряда отраслей промышленности наличие чистого воздуха вводит еще один аспект в проблему контроля за атмосферными загрязнениями, который также должен учитываться при выборе промышленной площадки. Например, для охлаждения реакторов атомных электростанций требуется чистый воздух, так как если используемый воздух окажется загрязненным, то содержащиеся в нем примеси станут радиоактивными и их выброс в атмосферу может создать серьезную опасность. Для многих предприятий по производству точных приборов требуется исключительно чистый воздух для обеспечения надлежащего качества продукции. Одной из таких отраслей промышленности является производство полупроводников. Кроме того, производство некоторых медицинских препаратов: антибиотиков, вакцин и сывороток также требует соблюдения практически стерильной чистоты атмосферного воздуха. В данных случаях размещение таких предприятий в районах с массивным загрязнением атмосферы значительно увеличит затраты на очистку воздуха.

Первостепенное значение для максимального снижения атмосферных загрязнений приобретает при выборе промышленной площадки учет климатических и метеорологических особенностей данной местности. На каждой намеченной площадке должна быть определена способность атмосферного воздуха к рассеиванию загрязняющих веществ на основе данных о средней скорости ветра и условий образования инверсий. Здесь опять необходимо подчеркнуть аналогию с проблемой загрязнения водоемов. Для обеспечения эффективного рассеивания всей массы выброса загрязняющие вещества должны подвергаться в атмосферном воздухе разбавлению до допустимого уровня. Этот уровень должен быть установлен для каждого населенного пункта пли района. Hewson (1957) описывает процесс, состоящий из двух стадий: "общего выбора района и выбора промышленной площадки", необходимый для оценки метеорологических условий, которые могут обеспечить благоприятную диффузию выбросов в атмосферу.

Общая климатическая характеристика района может быть получена на основании многолетних наблюдений соответствующей метеорологической станции. Средние метеорологические данные района могут быть получены путем анализа топографических особенностей, характера почвы, степени, типа и распространения растительного покрова, размещения возводимых зданий и т. д. Если такие местные характеристики недостаточно определены, тогда необходимо разработать программу для уточнения местных факторов, влияющих на рассеивание выбросов. Даже после того как участок окончательно выбран, необходимо провести определения уровня загрязнений атмосферного воздуха в окружающей местности по меньшей мере в течение года для того, чтобы выяснить колебания концентраций загрязнений и обеспечить основу дли определения будущих уровней загрязнения атмосферы.

Отдельные источники выбросов могут быть расположены очень близко друг от друга без взаимного суммирования их факелов, если воздушные потоки лишь изредка направлены от одного предприятия к другому. Направление или траектория воздушного потока в данной местности зависит главным образом от топографии соседних с предприятием территорий. Особенности местности, как, например, расположение в долине или подобные этому орографические факторы, направляющие воздушный поток, могут быть заранее учтены как факторы, определяющие конфигурацию траектории воздушной струп. Имеет значение и расположение площадок па пологом склоне по отношению к объекту задымления, так как вентилирующие ветры могут направить выбросы на объекты, особо чувствительные к вредным веществам, содержащимся в выбросах. Некоторые инсектициды, как известно, повышают чувствительность растений к воздействию смога, как это установлено в окрестностях Лос-Анжелоса. Выбросы от предприятия, вырабатывающего инсектициды, могут оказать угнетающее влияние на сельскохозяйственные культуры, если поля, урожай которых зависит от перекрестного опыления, осуществляемого пчелами, расположены с подветренной стороны. Такое же затруднение испытывали предприятия, производящие 2-4 D, если широколиственные растения произрастали с подветренной стороны от промышленной площадки или места опрыскивания инсектицидом.

Решая вопрос о пригодности того или иного участка для размещения на нем данного предприятия, промышленность должна сопоставить преимущества данного участка с такими факторами, как способы очистки выбросов и стоимость газоочистных устройств. Местные правила могут потребовать таких эффективных очистительных устройств, что расходы па их установку и эксплуатацию могут перекрыть выгоды от таких благоприятных факторов, как близость рынков сбыта, наличие свободной рабочей силы и т. п. Правительственные распоряжения, накладывающие ограничения на загрязнение атмосферного воздуха, также должны предусматривать использование реально доступных газоочистительных устройств и не требовать соблюдения невыполнимых условий. Очистка выхлопных газов автомобильных двигателей, конечно, снизит массу атмосферных загрязнений в таком городе, как Лос-Анжелос, где этот вид транспорта является преобладающим. Однако в настоящее время не существует надежных методов для полной очистки выхлопных газов автомобильных двигателей. Так, например, ограничение использования автотранспорта хотя и явилось бы общественным благом с точки зрения уменьшения атмосферных загрязнений, но оно могло бы парализовать движение в населенном районе. Другим примером является работа электростанций, которая указывает на необходимость уравновешивания спроса населения на электроэнергию с тем загрязнением атмосферы, которое является следствием работы электростанций. Оба эти примера говорят о необходимости разумного применения мер контроля за атмосферными загрязнениями или соблюдение требований, предъявляемых при зонировании, с тем, чтобы не препятствовать развитию населенных местностей.

Соответствующие власти должны следить за тем:

а) нет ли необходимости уменьшить выбросы в атмосферу;

б) разработаны ли принципы очистки выбросов и существуют ли необходимые очистительные установки;

в) соблюдается ли надлежащий режим эксплуатации газоочистительных установок;

г) оправдывают ли себя газоочистительные установки с точки зрения экономичности и эффективности эксплуатации.