Острокритические экологические ситуации

⇐ ПредыдущаяСтр 18 из 26Следующая ⇒

В крупных городах Россиисложились острокритические экологические ситуации. Причиной тому является урбанизация и образование мегаполисов.

Особенности современной урбанизации. Урбанизация(от лат. Urbanus – городской) процесс сосредоточения населения и экономической жизни в крупных городах.

Под мегаполисом понимается слияние не только сельских мест, но и других городов в один большой город. Примером может служить московский мегаполис, в котором проживают более 15 млн. чел. (Москва и все города-спутники: Подольск, Люберцы, Электросталь, Долгопрудный, Мытищи, Химки, Красногорск и др.).

Города служат центрами притяжения для людских и материальных ресурсов. В крупных и крупнейших городах концентрируются высококвалифицированные специалисты и рабочие, научная и творческая интеллигенция, хранятся огромные материальные, культурные, исторические и научные ценности. В города поступают промышленное сырье и полуфабрикаты, готовая продукция, плоды сельскохозяйственного производства.

Темпы роста населения мира в 1, 5-2, 0 раза ниже роста городского населения, к которому сегодня относится 40 % людей планеты. За период 1939-1979 гг. население крупных городов выросло в 4, в средних – в 3 и малых – в 2 раза.

Социально-экономическая обстановка привела к неуправляемости процесса урбанизации во многих странах. Процент городского населения в отдельных странах равен: Аргентина – 83, Уругвай – 82, Австралия – 75, США – 80, Япония – 76, Германия – 90, Швеция – 83. Помимо крупных городов-миллионеров быстро растут городские агломерации или слившиеся города, получившие название мегаполисов. Так мегаполисБосваш в США с населением 80 млн. человек образовался от слияния агломераций Бостона Балтимора, Нью-Йорка, Вашингтона и др. городов. В мегаполисе Токайдо (Япония) проживает 60 млн. человек (половина населения страны). Обширность урбанизированных территорий и их перенаселение ставят большие экологические проблемы не только в черте агломерации, но и за ее пределами.

Экологические проблемы городов. В современном городе и, в особенности, в городе-гиганте экологическую обстановку формируют прежде всего сотни и даже тысячи промышленных объектов, тысячи крупных жилых зданий, десятки ТЭЦ, квартальных и районных электростанций, тысячи местных котельных.

Огромное, а в больших городах и первостепенное значение в формировании экологической обстановки имеют многотысячные потоки автотранспорта на городских улицах.

На экологическую обстановку влияют также особенности городских застроек, степень сохранности природных ландшафтов и размеры искусственных зеленых насаждений.

В качестве примера приведем модель ресурсопотребления и образования отходов города с миллионным населением (рис. 73).

Поступление веществ в город с 1-миллионным населением.

За один год в город с миллионным населением поступает 30 млн. тонн различных веществ (без учета воды и воздуха), которые при дальнейшей переработке в городе выбрасываются в атмосферу, поступает со сточными водами в водоемы или накапливается в виде твердых отходов в окрестностях города и проникает в почву.

Город с 1 млн. населением

чистый воздух

чистая вода

сырье для промышленности

топливо и энергия

продукты питания

бытовые отходы

отходы энергетики

пром. отходы

сточные воды

выбросы в атмосферу

Рис. 73. Модель ресурсопотребления и образования отходов города с миллионным населением

Естественной потребностью людей является воздух. Город с населением 1 млн. человек нуждается примерно в 3 млн. тонн кислорода в год. Потребность в таком количестве кислорода может быть покрыта только в том случае, если площадь зеленых насаждений в городе и вокруг города будет в 30 раз больше самого города.

Вода. Потребность в воде – 400-500 млн. куб.м. в год.

Пища. Суточная потребность в пище на 1 человека от 1 до 2 кг в сутки.

Для города с миллионным населением – требуется ежедневно производить и завозить около 2 тыс. тонн продовольствия, или 35 железнодорожных вагонов в сутки.

Энергия. Требуется 10 кг условного топлива на одного человека в день, или более 150 вагонов условного топлива (10 тыс. тонн).

Выход веществ из города с 1-миллионным населением. Выбросы в атмосферу водяного пара и аэрозоля – около 11 млн. тонн в год, углекислого газа – 1, 5 млн. тонн. Свинца, ртути, кадмия, бенз(а)пирена – более 10 тонн.

Загрязненные сточные воды, которые сбрасываются в канализацию, составляют около 350 млн. тонн в год.

Твердые бытовые отходы, которые накапливаются вокруг города, составляют 3, 5 млн.тонн в год.

Учитывая, что в Москве проживает более 10 млн. человек, все вышеприведенные цифры нужно умножить в 10 раз, чтобы представить ресурсопотребление столицы.

Загрязнение атмосферы. Промышленные, энергетические и бытовые объекты и автотранспорт выбрасывают в атмосферу города миллионы тонн загрязнителей.

В табл.12 представлен состав промышленных и бытовых выбросов в атмосферу города-миллионера.

Таблица 12

Выбросы (в тыс. т/год) в атмосферу города с населением

Млн. человек

Ингредиенты атмосферных выбросов	Количество
Вода(пар, аэрозоль)
Углекислый газ	1300-1600
Сернистый ангидрид
Оксид углерода
Пыль
Углеводороды
Оксиды азота
Органические вещества (фенолы, бензол, спирты, растворители, жирные кислоты)
Хлор, аэрозоли соляной кислоты
Сероводород
Аммиак	1, 4
Фториды (в пересчете на фтор)	1, 2
Сероуглерод	1, 0
Цианистый водород	0, 3
Соединения свинца	0, 5
Никель (в составе пыли)	0, 042
ПАУ (в том числе бенз(а)пирен)	0, 08
Мышьяк	0, 031
Уран (в составе пыли)	0, 024
Кобальт (в составе пыли)	0, 018
Ртуть	0, 0084
Кадмий (в составе пыли)	0, 0015
Бериллий (в составе пыли)	0, 0012

Поступающие в атмосферу миллионы тонн пыли и газов на 85-90 % обусловлены выхлопами автомобилей. В выбросах легковых автомобилей (бензиновые двигатели) превалируют высокотоксичные для человека оксид углерода, соединения свинца и углеводороды, тогда как в выбросах грузовых автомобилей (дизельный двигатель) значительно больше сажи, оксидов серы и азота, являющихся основными компонентами токсичного для человека смога (от англ. smoke – дым, fog – туман).

Городское население испытывает постоянную недостаточность в кислороде, основным потребителем которого является автотранспорт.

Загрязнение воздуха в городах, как правило, обусловлено неорганизованными выбросами и выбросами вредных веществ из низких источников (с высотой до 20-30 м). Выбросы из таких источников поступают в атмосферу вблизи земной поверхности, их рассеяние затруднено, что и определяет повышенные концентрации вредных веществ в приземном слое воздуха.

На рассеяние выбросов вредных веществ в городах существенное значение оказывает планировка улиц, их ширина, направление, высота зданий, наличие зеленых массивов и водных артерий, поскольку эти объекты образуют разные формы наземных препятствий воздушному потоку и приводят к неравномерному распределению примесей, что в свою очередь определяет неравномерность распределения концентраций вредных веществ. В последние годы во многих городах загрязнение воздуха объясняется в первую очередь значительными концентрациями специфических высокотоксичных веществ, таких как аммиак, сероводород, сероуглерод, свинец, фтористый водород, бенз(а)пирен и др. Их содержание в суммарном выбросе от стандартных источников в целом по стране превышает 1-2 %. Они иногда годами находятся в тропосфере и основная их масса переносится по направлению воздушного потока за пределы городов и даже государств.

Значительный вклад в загрязнение атмосферы городов могут вносить водоемы, куда сбрасываются вредные вещества и где в результате происходящих в воде химических реакций образуются еще более токсичные вещества. Испарение с водной поверхности приводит к загрязнению воздуха.

Загрязнение водоемов. Город с миллионным населением ежегодно сбрасывает через канализационную сеть и помимо нее до 350 млн. т загрязненных сточных вод (включая ливневые и талые воды с промышленных площадок, городских свалок, стоянок автотранспорта и т.д.).

В табл.13 представлен примерный состав загрязнителей сточных вод города-миллионера.

Помимо веществ, приведенных в табл.13, в сточных водах миллионного города обнаруживаются в небольших количествах весьма биологически активные химические элементы. Так, содержание фтора может достигать 400-1000 т, цинка – 25 т, меди – 25 т, мышьяка – 14 т и т.д. Естественно, что содержание этих веществ в сточных водах обусловлено промышленной специализацией населенного пункта.

Таблица 13

Сточные воды (в тыс. т/год) города с населением 1 млн. человек

Показатель	Количество
Загрязненные сточные воды	350000, 0
В том числе: взвешенные вещества	36, 0
фосфаты	24, 0
азот	5, 0
нефтепродукты	2, 5
синтетические поверхностно-активные вещества	0, 6

Опасная разновидность загрязнений сточных вод городов – детергенты, или синтетические поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые являются сильными токсикантами, устойчивыми к процессам биологического разложения (моющие средства). В экономически развитых странах концентрация ПАВ в сточных водах достигает 5-15 мг× л. Воды плохо подвергаются очистке от детергентов и в водоемы сбрасывается до 50-60 % их первоначального количества. Практически концентрация этих веществ в городских стоках составляет в среднем 4-6 мг× л^-1, а в речных водах 0, 3-1, 0 мг× ли даже 1, 5 мг× л, хотя ПДКПАВ в природных водах не > 0, 3 мг× л.

Сточные воды городов играют важную роль в общем балансе веществ, поступающих в города и удаляемых из них. «Шлейф» водных загрязнений от больших городов распространяется по естественным водотокам на десятки и даже сотни километров и может отрицательно воздействовать на источники питьевого водопотребления, расположенные ниже по течению от места выпуска городских сточных вод.

Проблемы водопотребления. Города потребляют в 10 и более раз больше воды в расчете на 1 человека, чем сельские районы, а загрязнение водоемов достигает катастрофических размеров. Объемы сточных вод достигают 1 м³ в сутки на одного человека. Поэтому практически все крупные города испытывают дефицит водных ресурсов и многие из них получают воду из удаленных источников.

Водоносные горизонты под городами сильно истощены в результате непрерывных откачек скважинами и колодцами, а, кроме того, загрязнены на значительную глубину.

Для покрытия бытовых и хозяйственных потребностей в воде современного города с числом жителей миллион человек в развитых странах требуется постоянное поступление в водопроводную сеть примерно 7 м³/с.

Задача водоснабжения многих городов решается за счет переброски вод из-за пределов местного водосбора или откачки глубинных подземных вод. Сброс отработанных вод чаще всего осуществляется в местные реки или водоемы, что приводит к количественным и качественным изменениям их режима.

Не меньшие изменения в гидрологическом цикле вызывают преобразования ландшафта, связанные с гидростроительством, сооружением сопутствующих ему коммуникаций и промышленно-хозяйственных комплексов. Возведение зданий, покрытие асфальтом улиц, создание водопроводной, дренажной и канализационной систем приводит к коренным преобразованиям поверхностного задержания воды и проникновения ее в грунт.

Засыпка малых рек, ручьев, оврагов, создание искусственных водоемов в городах также являются причиной изменений естественного водного режима территории. Нарушение естественных путей грунтового стока, потери в системе водоснабжения и канализации, наличие покрытий, препятствуют испарению грунтовых вод.

Загрязнение литосферы. Загрязнение почв. Почвы города по своим физическим, химическим и биологическим свойствам существенно отличаются от своих природных аналогов. Характерна высокая степень загрязнений их токсичными веществами, в том числе и тяжелыми металлами от промышленных предприятий, ТЭЦ, автотранспорта. Значительный вклад в загрязнение почв тяжелыми металлами вносят твердые бытовые отходы, а также сточные воды промышленных предприятий и жилищно-бытовых комплексов. Основная масса загрязняющих городскую среду веществ попадает на поверхность почвы, где начинается их постепенное депонирование. При этом почвенная толща служит мощным аккумулятором токсикантов и способна удерживать значительные их количества. Особенно прочно фиксируют тяжелые металлы верхние гумусные горизонты почв, т.е. наиболее плодородный слой.

Таким образом, почва становится одним из важнейших биогеохимических барьеров для большинства токсикантов на пути их миграции из атмосферы города в грунтовые и поверхностные воды. Однако при высоких уровнях химического загрязнения почва полностью утрачивает способность к самоочищению, результатом чего является нарушение и ее экологических функций. Опасность химического загрязнения усугубляется тем, что оно длительное время может не проявляться в силу высокой буферности почв и при этом представлять собой мощный фактор разрушения городских экосистем.

Анализ факторов, влияющих на вероятность обнаружения высоких значений концентрации вредных веществ в почве города, показывает, что на первом месте стоит такой фактор, как вид вещества: имеется высокая вероятность обнаружения больших массовых долей в почвах городов нитратов, фенола, сульфатов.

Второе место принадлежит такому фактору, как вид функциональной зоны: существует высокая вероятность обнаружения повышенного содержания вредных веществ в почве промышленной зоны.

На третьем месте – способ выбросов вредных веществ в атмосферу. Наибольшее влияние на загрязнение почв городов оказывают рассредоточенные выбросы от высоких источников.

На последнем месте стоит мощность выбросов (наибольшие загрязнения при мощности выброса 50-150 кг/час и при наличии рассредоточенных высоких источников, при этом радиус влияния их на почву составляет 12-15 км).

Нарушение устойчивости в геологической среде. Гиперконцентрация наземных сооружений, а также густые переплетения водо-, тепло-, газопроводов, линий электроснабжения, радио и телефонных кабелей приводят к нарушениям устойчивости в геологической среде. Меняется плотность, структура грунтов, происходит неравномерное оседание отдельных участков поверхности земли, образуются глубокие провалы, оползни, подтопления. Поднятие уровня грунтовых вод, вызывающие подтопления, связан также и с искусственным изменением рельефа территорий, нарушением естественной дренажности и плохой работой дренажной системы. Поднятие грунтовых вод может быть обусловлено и постоянной утечкой в водопроводной, канализационной системах и в системе водоснабжения. Все это приводит к затоплению подвальных этажей зданий, затоплению подземных коммуникаций, повышению сейсмичности территорий, снижению несущей способности грунта и, как следствие, деформации и выходу из строя подземных коммуникаций, угнетению растений, загрязнению грунтовых вод. Физико-геологические и биогеохимические изменения наблюдаются в радиусе 25-30 км за пределами города и на глубине до 80 м. На этих территориях происходит обеднение растительного и животного мира, деградация лесов.

Население Земли производит столько твердых бытовых отходов, что свалки их приобрели характер и масштаб геологических тел. Они занимают сотни гектаров, имеют мощность «пласта» до 50 м и уже всерьез влияют на круговорот веществ.

Серьезные геохимические аномалии обнаружены при изучении свалок Подмосковья. В слоях спрессованных отходов резко повышено содержание углерода, азота, тяжелых металлов; зафиксированы и отбросы с повышенной радиоактивностью. Беспрецедентно высока интенсивность микробиологических процессов: свалки выделяют в атмосферу в 300 раз больше соединений углерода, чем обычные подмосковные почвы. Треть органического углерода, сконцентрированного на подобных свалках, довольно быстро возвращается в естественный круговорот веществ, однако оставшийся там углерод по количеству сопоставим с содержанием его в биомассе всего Мирового океана (порядка 3 млрд. т).

Проблема твердых городских отходов – проблема из проблем. При сжигании их из-за выделения вредных продуктов сгорания страдают люди и окружающая среда, хотя в настоящее время острота этой проблемы отчасти снижается благодаря строительству мусоросжигающих заводов, осуществляющих уничтожение отходов при использовании очень высоких температур в бескислородной среде (метод Пирролиза), что уменьшает токсичность выбросов, но не ликвидирует ее.

При зарывании или складировании отходов химические продукты их распада проникают в почву, отравляют грунтовые воды и в конечном итоге попадают в организм животных и человека. По данным ученых, исследовавших пригородные свалки, в радиусе пятидесяти километров все воды загрязнены микроорганизмами, характерными для свалок. Свалки привлекают несметное количество грызунов и птиц, разносящих инфекцию.

Применение различных методов обеззараживания отходов на свалках позволяет в какой-то мере уменьшать и эту опасность. Применение метода растительной реинтоксикации, например, с использованием водорослей, позволяет извлекать из отходов тяжелые металлы и в том числе – свинец. С равным успехом пользуются и бактериальным методом.

На месте бывших свалок в течение минимум 50-100 лет нельзя ничего строить, прокладывать коммуникации. Свалки требуют много земли, надолго выпадающей из полезного оборота.

В результате гниения органических веществ на свалках образуется метан, являющийся взрывоопасным газом, в связи с чем свалки часто горят со всеми вытекающими для окружающей среды последствиями.

Проблема нехватки площадей для свалок остро стоит во всех странах, особенно – в густо населенных, промышленно развитых странах. В какой-то мере эту проблему решают за счет плотного укладывания мусора и трамбовки его грейдерами и бульдозерами, а неорганические и негорючие городские отходы прессуют в плитки. На установке для прессования отходов золу и шлак из топок, строительный мусор, землю, вынутую из котлованов или туннелей, сдавливают, в результате чего получаемые квадратные плитки складывают в штабеля, каждый из которых обматывают водонепроницаемой полимерной пленкой и засыпают землей. В результате объем мусора уменьшается на треть, а в дальнейшем на месте свалки оказывается возможным строить дома, т.к. плотно уложенные плитки не дают осадки.

Для ликвидации бывших свалок нужны колоссальные затраты. Необходимость удаления свалок за десятки километров от городской черты создает немалые трудности с транспортировкой самого мусора, если учесть количество требующихся для перевозок специальных машин и стоимость бензина.

Проблемы твердых бытовых отходов, а также современные способы обезвреживания и ликвидации отходов рассмотрены в разделе 7.3.

ОСНОВЫ ВИДЕОЭКОЛОГИИ

Видеоэкология - это наука о взаимодействии человека с окружающей видимой средой.

В данном учебном пособии частично рассматривались проблемы, связанные с загрязненим атмосферы, гидросферы и литосферы. Однако, в настоящее время, в век техносферы, существует еще один вид загрязнения - «загрязнение» визуальной среды, той среды, которую мы воспринимаем через орган зрения, или, говоря проще, того, на что мы смотрим глазами.

Видеоэкологияявляется составной частью экологии человека. Термин «видеоэкология» был введен Российскими учеными-экологами в 1989 году и обозначает учение об экологии видимой среды.

Теоретической основой видеоэкологии является теория саккад (Филин, 1987). Саккадами (от французского слова, означающего «хлопок паруса») называются быстрые самопроизвольные микродвижения глаз. Эти микродвижения совершаются примерно два раза в секунду. Частота саккад индивидуальна, по рисунку саккад можно определить характер, темперамент, быстроту реакции человека (у боксера - четкие и частые саккады, у спокойного человека - размытые). В интервале между саккадами человек не видит. Таким образом, у человека дискретное видение.

После каждой саккады глаз фиксирует какой-либо зрительный образ, выхватывает отдельные картинки и передает информацию в мозг. Если зрительный образ не меняется (глазу не за что «зацепиться»), в мозг поступает бессмысленная информация. При этом человек испытывает дискомфорт, пытается отвести взгляд (например, от глухой стены). Движения глаз нарушаются, что может вызвать судороги глазных мышц. Это заболевание называется «нистагм» и выражается в подергивании глаз. (Для предотвращения этой болезни у шахтеров в длинных черных шахтах разбрасывают белую известь).

При создании искусственной среды обитания человека, наряду с другими требованиями необходимо учитывать насыщенность ее видимыми элементами. К сожалению, эти требования повсеместно нарушаются, в результате чего в большинстве случаев создается противоестественная визуальная среда, в частности гомогенные и агрессивные видимые поля.

Гомогенным называется видимое поле, на котором либо отсутствуют видимые элементы, либо их число резко снижено (рис. 74).

Примерами гомогенных полей в городской среде являются сплошные заборы, гладкие двери, панели большого размера, монолитное стекло, подземные переходы, асфальтовое покрытие и крыши домов. В квартирах гомогенные поля начинаются с гладкой входной двери, продолжаются полированными стенками и шкафами и заканчиваются гладким пластиком на кухне.

На «голой» стене глазу человека не за что " зацепиться". Приблизившись к ней, горожанин может увидеть только собственную тень, да и то в солнечную погоду, других видимых элементов на этой стене нет. Совершенно ясно, что это вызывает психологический дискомфорт. Кроме того, на голых поверхностях, очень мало деталей для фиксации взора после очередного перемещения глаз.


Рис. 74.Гомогенное видимое поле	Рис. 75.Агрессивное видимое поле

Агрессивным называется видимое поле, на котором равномерно рассредоточено множество одинаковых элементов.

Агрессивную среду создают многоэтажные здания с большим числом одинаковых окон на стене (рис. 75); стены, облицованные кафельной плитой; кирпичная кладка с потайным швом; двери, обитые вагонкой; а также всевозможные решетки, сетки, дырчатые плиты, гофрированный алюминий и т. д. В городских условиях нередко одно агрессивное поле накладывается на другое, к примеру, ровная стена дома за металлической решеткой.

По данным психологов, проводивших опрос жителей новых микрорайонов, 72% из них хотели бы куда-нибудь уехать, а 35% назвали новые микрорайоны нелюбимыми. Конечно, трудно полюбить район, состоящий из агрессивных полей. Такая визуальная среда порождает множество социальных проблем.

В практике градостроительства есть целые улицы, представляющие собой непрерывную цепь агрессивных видимых полей. В Москве наиболее ярким примером могут служить районы, построенные в 70-е – 80-е годы, или Новый Арбат, состоящий из гигантских " домов-книжек" по одной стороне и башен с " гребенками" балконов по другой. С противоположной стороны улицы " дом-книга" как бы схватывает человека в свои бетонные объятия и глаза его оказываются в плену гигантской геометрической структуры. Долго смотреть на " стену-сетку" любоваться ею невозможно, так как глазу не на чем остановиться, какие-либо акценты отсутствуют, а фиксировать одно окно среди большого их числа глаз физически не может.

В последнее время во всех крупных городах увеличилось число психических заболеваний. И этот рост продолжается. Специалисты назвали это заболевание «синдром большого города», который нередко проявляется в агрессивности человека. Среди множества факторов противоестественная видимая среда также способствует возрастанию числа психических заболеваний.

В агрессивной видимой среде человек часто находится в состоянии беспричинного озлобления. В Москве, к примеру, криминогенная обстановка ухудшается от центра к окраинам, где целые микрорайоны состоят из агрессивных полей.

Число лиц, страдающих близорукостью, в городах обычно больше, чем в сельской местности. По мнению специалистов, занимающихся проблемой видеоэкологии, неблагоприятная визуальная среда является одним из факторов, приводящих к изменению рефракции глаз, что в свою очередь, ухудшает зрение и приводит к близорукости.

⇐ Предыдущая 13 14 15 16 171819 20 21 22 Следующая ⇒