Экологическая обстановка в городских агломерациях и промышленных центрах

Существуют разные взгляды на роль многомиллионных городов в жизни современного человека. Одни видят в них, прежде всего, достоинства, поскольку высокая концентрация населения и развитая инфраструктура резко удешевляют производство, повышают интенсивность информационных потоков и способствуют ускорению инновационных процессов. Другие, не отрицая негативных сторон и издержек урбанизации, рассматривают ее как закономерный и неизбежный этап общечеловеческого развития. Рост городов — характерная черта XX в. Города оказывают многообразное воздействие на окружающую среду. Элементы почвеннорастительного покрова в них заменены техногенным покровом. Характер функционирования последнего определяется его социально-производственным назначением. Осуществляемый в результате массоэнергообмена выход в окружающую среду всегда имеет характер источника загрязнения^[1].

Можно выделить ряд экологических проблем, с которыми сталкиваются крупные городские агломерации:

• • проблемы, обусловленные чрезмерными нагрузками на литосферу города и ее поверхность: изменение рельефа; изменение структуры водосборных бассейнов; изменение свойств литосферы; нарушение целостности, образование карстовых пустот в результате строительных работ;
• • проблемы, связанные с нагрузками на ландшафт: деградация природного ландшафта в городе; деградация природного ландшафта в пригородных зонах, обусловленная чрезмерной посещаемостью лесных и рекреационных зон, отчуждением земель под свалки, коттеджные поселки и автомагистрали; недостаток зеленых массивов и мест отдыха; болезни растений, обусловленные изменением состава почв, загрязнением атмосферы и гидросферы, необходимость создания оптимального «городского» видового состава растительности;
• • проблемы, связанные с водоснабжением: значительные изменения водного баланса; чрезмерная эксплуатация водных ресурсов и связанные с ней изменения гидрологической и гидрогеологической обстановки; влияние на окружающую среду искусственных водоемов; влияние хозяйственной деятельности на состояние поверхностных питьевых источников и охрана их от загрязнения; взаимовлияние поверхностных и подземных вод, изменение качества водных источников;
• • проблемы, связанные с загрязнением атмосферы: кислотные осадки; «остров тепла»; запыленность атмосферы и т. п.;
• • проблема образования и утилизации твердых бытовых отходов;
• • проблемы электромагнитного излучения, шума, вибрации, светового и информационного загрязнений;
• • проблемы, связанные с функционированием городских сетей (транспорт, водо-, тепло-, газои энергоснабжение, канализация и др.).

По сути, уже сама окружающая среда больших городов с ее высоким уровнем промышленных и транспортных загрязнений и почти нулевой способностью к самоочищению неблагоприятна для человеческого здоровья. Здесь в 5—15 раз по сравнению с прилегающими территориями увеличена концентрация газов и пылевых частиц и в 10 раз — конденсация влаги в атмосфере. Здесь на 15—20% (а в зимние месяцы — на все 30%) снижен поток солнечной радиации, чаще возникают туманы и печально известный смог, а облачных дней в городской черте на 10% больше, чем за ее пределами. Но главное — высокий уровень загрязнения городской среды придает ей ряд опасных для человеческого организма свойств, которые можно обозначить как ее агрессивность. В первую очередь речь идет, конечно, о химических загрязнениях, которыми в индустриальных центрах обусловливается от 25 до 50% общей заболеваемости¹.

В выбросах, стоках и твердых отходах промышленных городов содержатся тысячи тонн свинца, цинка, меди, хрома и других металлов. Скапливаясь в почве и просачиваясь в подземные воды, они формируют здесь своеобразные «геохимические провинции». Особую опасность среди тяжелых металлов представляет свинец. Помимо влияния на эндокринную систему и иммунный статус, он вызывает также задержку физического и умственного развития у детей. Канцерогенными и мутагенными свойствами обладает целый ряд ароматических углеводородов, а кислотообразующие соединения азота и серы служат причиной респираторных и бронхо-легочных заболеваний, в том числе бронхиальной астмы.

К сожалению, агрессивность городской среды далеко не исчерпывается одними химическими агентами, хотя о загрязнениях физического характера говорят гораздо реже, да и влияние их на организм человека зачастую еще слабо изучено.

Это, например, транспортные шумы, ущерб от которых только в городах США оценивается в 9 млрд долл, в год, и вибрация, вызываемая рельсовым транспортом, строительной техникой, а подчас и промышленными предприятиями. Это всякого рода электромагнитные поля (так называемый электросмог), ионизирующее излучение и ряд других небезразличных для здоровья физических факторов, в окружении которых, словно на испытательном полигоне, проходит жизнь современного горожанина. Коварство проблемы состоит еще и в том, что электромагнитное излучение, как и радиация, неощутимо для человека, а его негативное воздействие на организм сказывается лишь с течением времени. Так, лишь сравнительно недавно была обнаружена связь между энергетическими аномалиями в районе высоковольтных линий электропередач и онкологической заболеваемостью у детей. Как установили американские медики при обследовании домов детей, умерших от лейкемии, вероятность подобных заболеваний при проживании в непосредственной близости от Л ЭИ возрастает в два-три раза^[2][3].

Многие города подвержены воздействию современных геологических процессов. Активизации карстово-суффозионных и других сопутствующих процессов способствуют крупный отбор подземных вод, их химическое и тепловое загрязнение, повышающее химическую и микробиологическую агрессивность по отношению к карбонатам и сульфатам.

Оползни характерны для городов, расположенных вблизи рек и водоемов, высокие берега которых сложены глинистыми породами. Активизация оползней происходит в результате подрезки склонов и дополнительной нагрузки на грунт. В Москве, например, произошла активизация береговых оползней после расчистки русла реки, которая нарушила сложившийся базис эрозии. Оценку экологического состояния городов производят по степени и характеру загрязнения городской среды, изменению уровня, состава подземных вод, величине и скорости проседания земной поверхности, частоте повреждений инженерных сооружений, состоянию растительного покрова и здоровья людей¹.

На площади крупных городов резко меняются гидрогеологические условия. Застройка и асфальтирование территории изменяют величину инфильтрации (просачивания в почву) атмосферных осадков. Утечки из подземных коммуникаций повышают уровень грунтовых вод, что приводит к подтоплению территории и затоплению подвалов зданий. Над теплотрассами температура грунтов повышается до 25—30°С. Наблюдениями на территории Москвы за 150 лет установлено, что температура почвы в среднем увеличивается на 0,1 °С за 10 лет. За счет различных источников теплоты температура воздуха в крупных городах на 1—2°С выше, чем в окружающей местности. Повышение температуры почвы и грунтовых вод способствует развитию в них микрофлоры, что повышает агрессивность грунтовых вод по отношению к строительным материалам и грунтам, делает их опасными для человека^[4][5].

В крупных городах России запечатывание почв асфальтом и другими дорожными покрытиями достигает значительных масштабов. Так, например, в Москве «запечатанность» почвы в пределах Садового кольца составляет 90—95%, в промышленных зонах — до 80%, в жилых кварталах — 60%. Асфальтобетонные покрытия оказывают двоякое действие. С одной стороны, они нарушают водный баланс, лишают экосистему универсального фильтра, каким является почва. Кроме того, они изменяют характер теплообмена почвы с атмосферой, способствуют образованию «острова тепла» на территории города. С другой стороны, покрытия защищают почву от химических загрязнений, которые, минуя почвенное тело, поступают через канализацию в водоемы и речную сеть.

Наличие на городских территориях значительных площадей с закрытой поверхностью (асфальтовое, асфальтобетонное, булыжное и тому подобное покрытие), а также сосредоточение в городской атмосфере газовых и аэрозольных загрязнений приводит к нарушениям в балансе солнечной радиации. Совокупность перечисленных факторов ведет к образованию так называемого городского «острова тепла», т. е. к тому, что приземный слой воздуха на несколько градусов теплее в пределах города, чем в пригородной зоне. Величина нагрева зависит от времени суток, времени года, местоположения и численности населения города. С учетом нарастающей тенденции к урбанизации и интенсивного роста размеров городских агломераций в нетропических (умеренных и более холодных) зонах возникает необходимость учитывать экономию энергии в расчетах энергопотребления и оценке ресурсов, их запасы и интенсивность изъятия для всего мира в целом¹.

Многообразная деятельность человека, связанная с преобразованием природы, выходит далеко за городские пределы и оказывает влияние на все компоненты природной среды. Крупные города, агломерации воздействуют на природную среду в радиусе, в 50—65 раз превышающем размеры самого города. Изменения почв, подземных вод и других компонентов литосферы наблюдаются в радиусе 25—30 км.

Коренному преобразованию подвергается и почвенный покров городских территорий. На больших площадях, под магистралями и кварталами, он физически уничтожается, а в зонах рекреаций — парки, скверы, дворы — сильно уничтожается, загрязняется бытовыми отходами, вредными веществами из атмосферы, обогащается тяжелыми металлами, обнаженность почв способствует водной и ветровой эрозии^[4][7].

В связи с быстрым ростом населения больших городов пригородные леса испытывают все большую рекреационную нагрузку. Выделяют пять основных стадий рекреационной дигрессии лесных сообществ.

I. Воздействие на экосистему минимальное, не нарушающее ее структуру. Подстилка не нарушена. Подрост многочисленный, разновозрастный.

II. Воздействие слабое. Намечаются тропинки, занимающие не более 5% площади. Подстилка слабо нарушена. Начало проникновения опушечных видов трав под полог.

III. Воздействие умеренное. Выбитые участки занимают до 10—15% площади. Подстилка сильно нарушена. Значительно уменьшена ее мощность. Наблюдается увеличение освещенности в связи с изреживанием верхнего полога, подроста и подлеска, а также внедрение луговых и сорных видов трав.

IV. Воздействие интенсивное. Лесная экосистема преобразуется в куртинно-полянный комплекс, в котором сочетаются лесные и луговые участки. Выбитые участки занимают до 60% площади.

V. Выбитые участки занимают 60—100% площади. Сохранившиеся деревья больные или с механическими повреждениями. Подрост почти полностью отсутствует. В наземном ярусе встречаются фрагментами сорные и однолетние виды^[8].

Растительный покров городов обычно практически полностью представлен «культурными насаждениями» — парками, скверами, газонами, цветниками, аллеями. Структура антропогенных фитоценозов не соответствует зональным и региональным типам естественной растительности. Поэтому развитие зеленых насаждений городов протекает в искусственных условиях, постоянно поддерживается человеком. Многолетние растения в городах развиваются в условиях сильного угнетения^[9].

Город изменяет почти все компоненты природной среды: атмосферу, растительность, почву, рельеф, грунты, подземные воды и даже климат. Перепады температур, относительной влажности, солнечной радиации между городом и его окрестностями иногда соизмеряются с весьма значительным продвижением в естественных условиях по широте, причем изменение одних условий вызывает изменение других.

Горожане получают на 15% меньше солнечных лучей летом и на 30% зимой, на 10% больше осадков, на 10% больше облачных дней, на 30% больше тумана летом и на 100% зимой¹.

В России сложился целый ряд городских агломераций: Московская, Воронежская, Саратовская, Красноярская. Больше всего их на Урале и в Поволжье. По существу, вся европейская часть страны без севера и редко заселенных районов Прикаспийской низменности представляет собой зону сплошного заселения.

До начала 1990;х гг. основной вклад в загрязнение атмосферного воздуха вносили промышленные предприятия. В этот период в число населенных пунктов с наибольшим уровнем загрязнения атмосферного воздуха входили такие «города-заводы», как Братск, Екатеринбург, Кемерово, Красноярск, Липецк, Магнитогорск, Нижний Тагил, Новокузнецк, Новосибирск, Ростов-на-Дону, Тольятти, Норильск и др. Однако по мере спада, а затем некоторого подъема и перепрофилирования промышленного производства, с одной стороны, и происходящего в русле общемировых тенденций ускоренного роста автомобильного парка, с другой, происходили изменения в списке приоритетных факторов, влияющих на состояние атмосферы населенных пунктов.

Россия в расчете на количество населения, живущего в суровом климате, — самая холодная страна мира. В первом приближении это можно выразить с помощью такого параметра, как градусо-сутки отопительного периода (ГСОП), который для США, Центральной и Западной Европы имеет значения 1000—2500, а для России — 4500—8000 (максимум составляет ГСОП = 12 000). Москва — наиболее холодный из многомиллионных городов Европы. Для создания комфортных условий жизни (температура 20°С) москвичу требуется в 1,5 раза больше тепла, чем, например, жителю Берлина, и в 3 раза больше, чем жителю Токио. Следует, правда, заметить, что эти цифры могли бы быть меньше при условии хотя бы частичного использования известных способов энергосбережения^[10][11].

В первую очередь это отразилось на экологии крупных городов. Так, в Москве в 1994—1998 гг. основные тенденции изменения состояния окружающей среды характеризовались «…снижением влияния промышленности на состояние всех природных сред. Доля загрязнения воздуха от промышленных объектов снизилась до 2—3% от общего объема выбросов загрязняющих веществ. Доля коммунального хозяйства (энергетика, водоснабжение, мусоросжигание и др.) также резко уменьшилась и составляет около 6—8%. Определяющим фактором состояния воздушного бассейна Москвы в настоящее время и на ближайшие 15—20 лег стал автотранспорт». Спустя шесть лет, в 2004 г., в Москве поступление загрязняющих веществ от промышленных предприятий возросло до 8%, практически неизменным остался вклад объектов теплоэнергетики — 5% и еще более повысилась доля автомобильного транспорта — 87%. (В этот же период в среднем по России имело место другое соотношение: выбросы от автотранспортных средств составили 43%.) К настоящему времени автомобильный парк столицы составляет свыше 3 млн единиц. Суммарный выброс загрязняющих веществ в атмосферу города равен 1830 т/год, или 120 кг на одного жителя¹.

Жилищно-коммунальное хозяйство (ЖКХ) больших городов России вносит очень значительный вклад в загрязнение гидросферы. Вклад предприятий отрасли в сброс загрязненных сточных вод в поверхностные водоемы составляет: в Москве и Омске более 90%, в Ульяновске и СанктПетербурге — до 80%, в Волгограде — до 70%, Нижнем Новгороде, Саратове, Воронеже — около 50%. Список крупнейших предприятий ЖКХ и промышленности, на долю которых в разные годы приходилось от 42 до 48% суммарного по России объема сброса загрязненных сточных вод, включает 55 позиций, в том числе: предприятий по предоставлению коммунальных, социальных и персональных услуг — 35; обрабатывающих производств — 17; производству и распределению электроэнергии, газа и воды — 3.

Длительная эксплуатация подземных водопроводящих инженерных сетей без должного профилактического ремонта и вследствие этого в значительной степени изношенных создает крайне неблагоприятную экологическую ситуацию. До 20% транспортируемой жидкости попадает в грунты и вызывает не только повышение уровня подземных вод. Канализуемые стоки становятся агрессивными к окружающей геологической среде, засоряют грунты и почвы токсичными веществами².

Город — неравновесная экосистема. На его территории нарушен естественный экологический баланс. Развитие и функционирование городских структур определяется, как правило, не законами природы, а потребностью людей. Город потребляет потоки вещества и энергии в значительно большей степени, чем производит. Экологическое равновесие объясняется искусственным привлечением извне огромного количества потоков веществ и энергии, поэтому равновесие экологических систем города крайне неустойчиво³.

• [1] См.: Петров К. М. Геоэкология.
• [2] См.: Данилов-Данильян В. И. Бегство к рынку: десять лет спустя.
• [3] См.: Данилов-Данилъян В. И., Лосев К. С. Экологический вызов и устойчивое развитие.
• [4] См.: Петров К. М. Геоэкология.
• [5] См.: Петров К. М. Геоэкология: основы природопользования.
• [6] См.: Петров К. М. Геоэкология.
• [7] См.: Лозановская И. Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. М.:Высшая школа, 1998.
• [8] См.: Добродеев О. II., Зубов В. И.

  Введение

  в экологию экосферы. М.: Изд-во МНУ, 1999.

• [9] См.: Реймерс Н. Ф. Охрана природы и окружающей человека среды: Словарь-справочник.
• [10] См.: Мазур И. И. Инженерная экология: в 2 т. М.: Высшая школа, 1996.
• [11] См.: Штов И. Л. Экология.