Деловая игра "Строим город "

Исполнители работы: Сыроветник Мария (11кл), Балашова Наталья (11кл), школа № 9, г. Гатчина

Компьютерная графика: Советов Сергей, Чайкин Алексей, Ягупов Антон

Руководители работы: Буданцев К.Л., Лаппо О.В,. Мирошкина С.М.

Лауреаты IV Международной Биос-олимпиады 99,
награждены дипломами III степени

Ухудшение экологической ситуации во многих регионах земного шара и на планете в целом требует все более энергичных усилий для изучения закономерностей региональной и глобальной экодинамик. Главным ограничителем дальнейшего количественного развития человечества являются ресурсы биосферы, а основным критерием экологического благополучия (или неблагополучия) — уровень потребления ресурсов биосферы на душу населения.

При любом природопользовании невозможно обойтись без нанесения экологического ущерба окружающей среде, но при использовании новейших технологий и материалов, разумном подходе к использованию богатств природы можно достичь максимальной гармонии с окружающей средой.

Важнейшей проблемой современности является урбанизация. За 20 лет (1970-1990) население городов сильно возросло, его доля в населении Земли увеличилась с 37% до 43% , и далее будет увеличиваться(к концу века прогнозируется, что городское население будет составлять 48% ).

Сосредоточение большого количества людей в городах во многих случаях сопровождается известными отрицательными последствиями (недостаток питьевой воды, антисанитарные условия и т.д.)

Одна из самых важных проблем — здоровье человека. В этой связи большое значение имеет появление за последние годы новых факторов, влияющих на здоровье, связанных с загрязнением природной среды (помимо загрязнения атмосферы и питьевой воды): шум, радиация, неправильно размещенные отходы производств, загрязненный воздух в жилищах.


Сыроветник Мария	Балашова Наталья

Цель нашего проекта — создать максимально экологически безопасный город, в котором бы были водооборотная система, малоотходные производства, но в то же время был обеспечен высокий уровень комфортности проживания и работы.

Проектируемый город является новой застройкой, он создавался при целлюлозно-бумажном производстве, с населением в 10000 человек.

При планировании города перед нами была поставлена задача доказать, что мы можем оборачивать ресурсы и создавать минимальную опасность как для населения, так и для окружающей среды.

Для этого в проекте предусмотрены следующие объекты:

При планировке городской застройки мы исходили из следующих факторов:

Одно из необходимых условий существования города — это достаточное количество воды. Вода необходима для бытовых нужд человека, для паркового хозяйства, для садоводства. Без воды не могут существовать предприятия города: молокозавод, хлебозавод, котельные, целлюлозно-бумажный комбинат, как главное промышленное предприятие города; также водой необходимо обеспечить пригородное сельское хозяйство.

Задача инженера - эколога — спроектировать водозабор, который отвечал бы следующим требованиям:

Мы рассмотрели два варианта водной системы города — с одним водозабором и с шестью. (см. схемы 1 и 2 ).

Рассмотрев обе схемы, мы пришли к выводу, что нашему требованию соответствует 1 вариант предложенных схем.

Конечно, нельзя удовлетворить потребности города в воде однажды взятым ее количеством. Часть взятой в реке воды испаряется — 20%, часть воды теряется при использовании в сельском и парковом хозяйствах, а также в пищевой и целлюлозно-бумажной промышленности. Расход воды для нашего города представлен в таблице 1.

Однако последовательное, неоднократное использование воды приводит к ее экономии. Так, вода, поступающая из реки, очищается и подаётся в город и садоводства, после этого она снова очищается на очистных сооружениях и 70% ее идёт на использование в промышленности и сельском хозяйстве, а 30% используется в отопительной системе. Промышленные предприятия, у нас это ЦБК, тоже имеют очистные сооружения, и вода неоднократно используется в процессе производства. Но и при обработке воды в нее попадают вредные вещества (таблица 2).

Содержание вредных химических веществ, поступающих и образующихся в воде в процессе ее обработки в системе водоснабжения

орг.—органолептический; с.-т.—санитарно-токсикологический

Одно из направлений нашего проекта – это сельское хозяйство. С его помощью мы хотим обеспечить город всеми необходимыми продуктами питания: овощами, молоком, сыром, мясом и др. В наш проект входят такие сельскохозяйственные объекты как поля, овощные и кормовые, ферма и накопительный водоем.

Место расхода воды	Кол-во воды с учетом 20% испарения в год, м³
Город	2190000
ЦБК	3150000
Ферма	11000
Садоводства	36000
Питомник	200000
Сельское хозяйство	163000
Парк	288000
Общий водозабор в 1 год	6038000
Общий водозабор в последующие года	3848500

Наименование	Норматив, не более	Показатель вредности	Класс опасности
Хлор остаточный свободный, мг/дм³	в пределах 0.3-0.5	орг.	3
Хлор остаточный общий, мг/дм³	в пределах 0.8-0.9	орг.	3
Хлороформ (при хлорировании воды), мг/дм	0.2	с.-т.	2
Озон остаточный, мг/дм3	0.3	орг.
Формальдегид (при озонировании воды), мг/дм3	0.05	с.-т.	2
Полиакриламид, мг/дм³	2.0	с.-т.	2
Активированная кремнекислота(по Si), мг/дм³	0.5	с.-т.	2
Полифосфаты (по PO₄^3-), мг/дм³	3.5	орг.	3
Остаточные количества коагулянтов, мг/дм3
алюминийсодержащие (по Al³⁺)	0.5	с.-т.	2
железосодержащие (по Fe)	0.3	орг.	3

Ферма, площадью 300 м² , рассчитана на 500 голов крупного рогатого скота. Корм для животных выращивается на пастбищных полях, площадью 140 га. Ферма отапливается отходами целлюлозно-бумажного комбината.

Поливка и мелиорация полей производится водой, которая поступает из накопительного водоема объемом 192000 м³ , вода для него поступает с водонапорной башни. При такой организации сельскохозяйственного производства город обеспечивается всеми необходимыми продуктами питания.

Предусматривается, что город будет обеспечивать сам себя ( в среднем на одного человека в день приходится два литра молока, один килограмм мяса и два килограмма овощей). В садоводствах будут выращиваться фрукты и ягоды (яблоки, смородина и др.), а на овощных полях, площадью 130 га, — такие культуры как морковь, свекла. капуста, картофель и другие. Расчет площади полей и фермы исходил из потребностей населения.

Большой вред здоровью человека наносят пестициды. Ежегодно около 1 млн. человек получают отравления с тяжелыми проявлениями и более 220 тыс. человек умирает. И поэтому в садоводствах и на полях мы предполагаем применение такого перспективного развития сельского хозяйства как стимулирование выращивания сельскохозяйственных культур с использованием только органических удобрений («органическое фермерство»)

Основное направление промышленного производства города — это целлюлозно-бумажный комбинат или ЦБК. Предприятие рассчитано на выпуск 10 тыс. тонн бумаги в год.

Оно предусматривает использование водооборотной системы и безотходных технологий. Для производства 10 тыс. тонн бумаги необходимо затратить 3150000 м³ воды. При этом 40% воды, используемой в технологическом процессе, теряется, а 60% воды, проходя через очистные сооружения, используются вторично

Отходы производства ЦБК частично используются в сельском хозяйстве как удобрения, а часть используется как топливо для фермы и заводов. ЦБК расположен вдали от жилой застройки.

Таким образом осуществляется практически безотходное производство. Конечно, ЦБК наносит большой вред окружающей среде, но, используя новейшие технологии, мы надеемся сократить этот вред до уровня, возможного при современных достижениях науки и техники.

Подлинной проблемой современности являются отходы. С ними связано ухудшение качества окружающей среды, вызывающее массовые заболевания и даже гибель людей. Особо вредны и ядовиты отходы, связанные с металлообработкой, химической индустрией, добычей и переработкой минерального сырья.

Любой город производит большое количество как бытового, так и производственного мусора. Поэтому на северо - восточной окраине города предусмотрена свалка. Рядом со свалкой находится станция сортировки и частичной утилизации мусора. Отходы, не подвергшиеся утилизации, хранятся на этой свалке в течение 10 лет. Площадь свалки — 25000 м² , а ее объём — 250000 м³.

Уменьшение количества отходов может быть обеспечено их повторным (а, возможно, неоднократным) использованием. Доля мирового производства стекла, получаемого за счет вторичной переработки сырья, выросла с 21% (в 1972 году) до 30% (в 1988 году), хотя переработка отходов затруднена из-за отсутствия или недостатка оборудования.

При проектировании города мы создали рекреационную и лесозащитную зоны. Рядом с ЦБК и другими промышленными зданиями и учреждениями, вдоль транспортных магистралей были спроектированы как внешние, так и внутренние лесополосы общей длиной 120 км и площадью в 1,8 км² .Около дорог мы предлагаем посадить такие породы деревьев, которые хорошо очищают воздух (береза, клен. осина), не рекомендуем сажать тополь, т.к. у некоторых людей его пух вызывает аллергию.

При постройке города мы предлагаем свести вырубку леса к минимуму. Например, не вырубать все деревья по сторонам проложенных улиц.

Мы считаем, что городу нужен лесопитомник( его площадь составляет 170 га) для возобновления лесозащитной зоны, а также лесопарк( площадь которого 200 га). Так как город расположен на реке, то нужен пляж. Мы рассчитывали его на 2000 человек, длина этого пляжа — 1 км. Таким образом на город с населением в 10000 человек приходится 5 км² зелёных насаждений. На одного человека приходится 550 м² зеленых насаждений за чертой города.

Выполняя эту работу, мы пришли к выводу, что все виды природопользования - промышленное, сельскохозяйственное, лесохозяйственное, рекреационное и другие - сопровождаются не только получением желаемых частных результатов, но и экологическими, эколого-экономическими и эколого-социальными последствиями, возникновение которых предопределило кризисную для развития общества экологическую ситуацию во многих регионах мира и на земном шаре в целом. Мы поняли, что полноценная комфортная жизнь человека невозможна без нанесения ущерба природе: используя, мы загрязняем воду, вырубаем леса, занимаем земли под здания, дороги и т.д. Основные источники загрязнения окружающей среды представлены в таблице 3.

Основные типы источников загрязнения среды, в которых переносятся или задерживаются загрязняющие вещества

Компоненты среды	Основные типы источников загрязнения
1. Сельское хозяйство
Воздух	Аэрозоли пестицидов, пыль, аммиак, сероводород, частицы почвы
Вода	Силосные башни и навозохранилища - нитраты, фосфаты, рассыпанные и разлитые пестициды, поверхностный сток, частицы почвы
Почва	Удобрения - например, мышьяк, кадмий, уран, ванадий, цинк в некоторых фосфатных удобрениях;
	навоз - патогенные микроорганизмы, мышьяк и медь в отходах свино- и птицеферм;
	пестициды - мышьяк, медь, марганец, свинец, цинк, долгоживущие органические вещества( ДДТ, линдан)
	коррозия металлов - гальванические покрытия (ограждения, кормушки, лотки и т.п.);
	разлитое моторное топливо - углеводороды
2. Муниципальные и промышленные источники в целом
Воздух	Летучие органические вещества, твердые частицы, аэрозоли(свинец, ванадий, медь, цинк, кадмий, полиароматические углеводороды, полихлорированные бифенилы, диоксины, сажа );сжигание ископаемых топлив- оксиды углерода, серы, азота, мышьяк, свинец, уран, ванадий, цинк, полиароматические углеводороды;
	костры - полиароматические углеводороды. полихлорированные дибензодиоксины, полихлорированные дибензофураны, свинец, кадмий и т.д.;
	производство цемента -пыль, сульфаты, силикаты и т.п.
Вода	Различные стоки, полиароматические углеводороды из сажи, свинец, цинк и др. Металлы , нефтепродукты, поверхностно-активные вещества
Почва	Свинец, цинк, ванадий, медь, кадмий, полихлорированные бифенилы, полиароматические углеводороды, диоксины, углеводороды, асбест
3. Отходы.
Воздух	Сжигание мусора -дымы, аэрозоли, пыль (кадмий, ртуть, свинец, оксиды углерода, азота, диоксины, полихлорированные дибензофураны, полиароматические углеводороды );
	полигоны захоронения отходов - метан, летучие органические соединения;
	отходы ферм - метан, аммиак, сероводород
Вода	Полигоны захоронения отходов - нитраты, аммоний, кадмий, полихлорированные бифенилы, микроорганизмы;
Вода	стоки станций водоочистки - органические вещества,фосфаты,нитраты,аммоний
Почва	Илистые отходы станций водоочистки - аммоний, полиароматические углеводороды. Полихлорированные бифенилы, металлы (кадмий, хром, медь, ртуть, марганец, молибден, никель, свинец, ванадий, цинк и д.р.);
	металлический лом - кадмий, хром, медь, никель, свинец, цинк, марганец, ванадий, вольфрам, полиароматические углеводороды, полихлорированные бифенилы;костры, зола и т.п. - медь, свинец, полиароматические углеводороды, бор, мышьяк;
	аэрозоли мусоросжигающих заводов - кадмий, полихлорированные дибензофураны, полиароматические углеводороды, полихлорированные бифенилы, диоксины;
	открытое складирование промышленных отходов -разнообразные вещества;
	полигоны захоронения отходов - нитраты, аммоний, кадмий, полихлорированные бифенилы, микроорганизмы
4. Транспорт.
Воздух	Выхлопные газы, аэрозоли и взвешенные частицы (оксиды углерода, азота и серы, полиароматические углеводороды, пероксиацетилнитрат, озон, соединения свинца, ванадий, молибден )
Вода	Пролив топлива, жидких грузов (углеводороды, пестициды, продукты органического синтеза, нефтепродукты), антиобледенители, антифризы, осаждение продуктов сгорания топлива, полиароматические углеводороды, сульфаты, нитраты, соединения свинца
Почва	Взвешенные частицы (соединения свинца, полиароматические углеводороды), кислотные выпадения, антиобледенители, разнообразные вещества на сортировочных станциях, в доках, подъездных путях и т.п., осаждение продуктов сгорания топлива, частицы шинной резины ( содержат цинк и кадмий )

Оборотное водоснабжение, строительство очистных сооружений, лесовосстановительные работы, вторичное использование сырья и утилизация мусора — всё это позволит сократить количество используемых природных ресурсов.

Но такое природопользование возможно только при большой подготовительной работе перед началом какой - либо хозяйственной деятельности. Для этого необходимо объединить усилия экологов, экономистов, инженеров, работников социальных служб. Только их совместный труд может свести к минимуму вред, наносимый природе.

Изменения стратегии природопользования, непрерывное ее совершенствование — основная научная проблема оптимизации природопользования. Для ее решения необходимы исследования по экологическим, технологическим и экономико-правовым (гуманитарным) направлениям, которые включают в себя: