Спецвыпуск

Экологические проблемы современного города

1. Вторичное топливо. Жизнь человека неразрывно связана с отходами его деятельности. Это прежде всего бытовые отходы: некачественные продукты и остатки пищи, упаковочный материал, стеклотара, металл, стекло, дерево, пластик, кожа и пр. Только в Москве ежегодно образуется около 10 млн т мусора. Его вывозят за город на свалки, которых в Подмосковье свыше 50, каждая площадью 3–10 га. Мусор часто горит, загрязняя атмо­сферу. Со временем свалки могут стать источниками загрязнения поверхностных и грунтовых вод, источником различных болезней. Так возникла большая экологическая проблема, которую необходимо решать.

В наше время школьники хорошо представляют себе последствия этой проблемы и знакомы с некоторыми вариантами её решения. Инициативная группа учащихся 8–9-х классов нашей школы, проследив «трагический путь» отходов, пришла к выводу, что мусор можно использовать в качестве вторичного сырья: пищевые отходы можно превратить в удобрения, металлолом – в новые машины, стекло и пластик – в новые ёмкости и т.д. Необходимо уменьшить количество выносимого из квартиры мусора, а выбрасываемые отходы предварительно сортировать и складывать в специализированные контейнеры для вывоза на специализированное предприятие для целевой переработки. Мы должны научиться превращать отходы в доходы, давать им вторую жизнь.

Первым практическим шагом группы было проведение в школе выставки творческих работ учащихся под девизом «Превратим отходы в доходы!». Было представлено около 70 работ из материалов, подлежащих выбрасыванию, в основном это были игрушки из дерева, бумаги, картона, травы и листьев. Отдельные поделки представлялись в виде мини-стендов, моделей, которые могли бы использоваться в качестве демонстрационного материала на уроках физики. Эти разработки были удостоены золотой медали на Московском экологическом фестивале в 2005 г.

Следующим шагом было изучение известного способа утилизации твёрдых бытовых отходов (ТБО) сжиганием. Было понятно, что высокая полнота сгорания будет зависеть от видов сжигаемых веществ, а значит, от качества сортировки исходного материала. Но как рассчитать количество теплоты, которое выделится при сжигании горючих составляющих ТБО (бумаги, кожи, листьев, травы, картона, пластика и пр.)? Данных по удельной теплоте сгорания топлива в справочниках нет. Для решения этой задачи учащиеся провели исследовательскую работу.

На первом её этапе из бросового материала была разработана и смонтирована мусоросжигательная установка, экспериментально определён её КПД и получены опытные данные для расчёта удельной теплоты сгорания некоторых компонентов ТБО, названных нами вторичным топливом (см. таблицу).

Теплотворная способность, МДж/кг

Основное топливо		Вторичное топливо
Бензин	46,0	Картон	11,2
Дерево	10,0	Бумага	9,7
Уголь	29,0	Фанера	9,4
Керосин	46,0	Сухой спирт	19,0
Спирт	27,0	Дрова	10,0
Торф	14,0	Мусор	8,4

Согласно нашим расчётам, энергия, выделяющаяся при сгорании мусора, примерно соответствует теплотворной способности бурого угля. Ясно, что это топливо низкокалорийное. Но оно есть, доступно и в больших объёмах. А поскольку запасы природных топливных ресурсов ограничены, освоение и «вторичного» топлива не за горами.

В настоящее время школьники разрабатывают проект комплексного использования бытовых и промышленных отходов. Им видится единый производственный комплекс, включающий в себя ряд предприятий по приёму, сортировке и переработке вторичного сырья: в приёмный бункер поступают отходы, а на другом конце производственной линии отгружают готовую продукцию, нужную людям.

На базе полученных результатов мы также подготовили «Мини-сборник задач физико-экологического содержания» и пользуемся им на уроках физики в 8-м и 10-м классах.

2. Наш город. Практически во всех автомобилях стоят двигатели внутреннего сгорания. При относительно небольшой массе этот двигатель развивает значительную мощность, достаточно надёжен, работает на сравнительно недорогом топливе. Но с выхлопными газами в окружающий воздух, почву и воду поступают вредные для здоровья человека вещества. По статистике, в настоящее время 30% заболеваний граждан непосредственно связаны с загрязнённостью воздуха выхлопными газами. Угарный газ и оксиды азота, выделяемые при сгорании автомобильного топлива, вызывают головную боль, спазмы, усталость, раздражение, снижают трудоспособность. Сернистый газ воздействует на генетический аппарат, способствуя бесплодию и врождённым уродствам. Плохое состояние окружающей среды активизирует заболевания органов кровообращения и дыхания, провоцирует инфаркты, гипертонию и рак.

Для России экологические проблемы автотранспорта стали актуальными в последнее десятилетие. К 2005 г. автомобильный парк составил 27 млн машин. Особенно напряжённой экологическая обстановка оказалась в Москве, где к 2005 г. насчитывалось около 3 млн автомашин. В суммарном годовом объёме выбросов доля автотранспорта составила 92%! Это привело к тому, что на отдельных магистралях города в часы «пик» содержание вредных веществ в воздухе превосходит допустимые концентрации в 10 и более раз.

Идея проекта «Наш город» связана с анализом состояния экологической системы человек–дорога–автомобиль и разработкой предложений по её оздоровлению. На занятиях кружка «Техническое моделирование» наши школьники сделали макет-стенд, где представили фрагмент провинциального городка в миниатюре, с его жилыми застройками, зоной отдыха, водоёмами, административными зданиями, обустроенными улицами и дорогами. Видна их чёткая разметка с конструктивными элементами: надземными и подземными пешеходными переходами, перекрёстками, дорожными знаками и пр.

Это не город будущего, а условное место, где живут любимые школьниками герои литературных произведений – обычные люди, любящие свой город. Поэтому здесь чистота и порядок во всём. В городе отличные дороги, исправный автотранспорт, бдительная служба ГИБДД. Пешеходы и водители выполняют правила дорожного движения, поэтому риск травматизма сведён к минимуму. Люди здоровы и счастливы ещё и потому, что дышат чистым воздухом.

Для реализации экологической программы по сохранению чистоты атмосферного воздуха были заложены два направления: поглощение газов, пыли и копоти фильтрами и вымывание вредных веществ из воздуха водой. Для этого на крышах домов, специальных эстакадах надземных пешеходных переходов предусмотрены площадки для установки кассетных фильтров-поглотителей. Взвешенные в воздухе и движущиеся в его потоке газы, пыль и копоть проходят через эти фильтры и остаются в них. По мере заполнения кассеты заменяются на новые. Система автоматически включается при высокой концентрации вредных веществ в воздухе. В этот момент на верхней эстакаде зелёный свет сигнальной лампы (показатель экологической нормы) сменяется красным до тех пор, пока уровень загазованности не снизится до нормального. Жёлтая лампа сигнализирует о том, что экологический контроль состояния атмосферы в действии.

Механическая же очистка воздуха осуществляется с помощью специальных установок – водомётов. По трубам насосами высокого давления подаётся вода, которая через специальные насадки выбрасывается залпами на большую высоту, где дробится до состояния водяной пыли и рассеивается потоками воздуха на большую площадь. При понижении температуры воздуха ночью водяная пыль конденсируется и каплями выпадает на землю в виде росы, вымывая при этом из воздуха аэрозольные примеси. Грязевой осадок смывается и удаляется дорожными машинами. Таким видят сегодня современный город наши школьники.

Авторы рассматривают в перспективе действующие в их городе систему постоянного экологического контроля за соблюдением стандартов токсичности и дымности, контрольно-регулировочные посты, способные «поставить диагноз» многим автомобилям, контроль за выработкой и использованием моторного топлива с улучшенными экологическими показателями. Растёт интерес к электромобилям и к автомобилям с дизельным топливом, где нет свинцовых присадок, а уровень выброса вредных веществ ниже бензина. Не за горами и доступные виды биотоплива.

Вокруг городка расширяется «зелёная» зона. Больше деревьев и кустарников – чище воздух! «Лёгкими» города будут загородные лесопарки. В сентябре мы отметили свой «День автомобиля», призванный напомнить о негативном влиянии транспорта на окружающую среду и климат, подтолкнуть горожан к идее пользоваться другими средствами передвижения: общественным транспортом, велосипедами, роликовыми коньками и т.д. И конечно, не стоит забывать о пеших прогулках на свежем воздухе…

Владимир Сергеевич Кулыгин – учитель физики высшей квалификационной категории, педагогический стаж 21 год. Работал в вузе, НИИ, на водохозяйственных объектах Узбекистана, в системе профтехобразования. педагогическое кредо: обеспечивать профессионально-техническое образование школьников. Женат, двое взрослых детей.