Причины возникновения экологических проблем в больших городах

Во всем мире растет доля городского населения. Большие города дают человеку больше возможностей для выбора работы, проведения досуга, получения образования и медицинских услуг. Но экологические проблемы городов ухудшают качество жизни населения. Прикладываются огромные усилия для решения этих проблем.

Отличие города от природной среды

Естественные экосистемы находятся в равновесии. Если один компонент природной среды меняется, остальные составляющие плавно приспосабливаются под изменения. В городе среду обитания формирует человек. Он не всегда может предвидеть, к каким изменениям приведет его деятельность. Человек вынужден искать пути решения тех проблем, которые он создал сам.

https://youtu.be/2cDuhc2AmEA

Отличия больших городов от природной среды:

проживание большого количества людей на компактной территории;
высокая степень изменения ландшафта;
развитое промышленное производство и коммунальное хозяйство.

По мере роста города его жители все больше отдаляются от природы, среда становится искусственной. Все, что создано в городе для удобства человека, постепенно начинает действовать против него.

Микроклиматические характеристики городов

В городах формируется микроклимат, отличающийся от окружающих природных территорий. Здания, заасфальтированные улицы и даже детские площадки перегреваются на солнце. Зеленые деревья противостоят перегреву испарением влаги с листьев, поэтому тень зеленых насаждений прохладнее, чем тень от постройки.

В жаркий день в лесу или густом саду на 7-10⁰C прохладнее, чем в городской среде. Повышению температуры способствует городской транспорт, производство, потери теплотрасс.

В безветренную погоду на высоте 100-150 м образуется слой температурной инверсии. Он задерживает перегретые загрязненные массы воздуха над городом. Скопления выхлопов в отсутствие ветра формируют смог. Туман загрязняющих веществ вредит здоровью жителей двумя путями:

Взвешенные частицы соединений тяжелых металлов вредны при вдыхании.
Смог уменьшает инсоляцию, и без того недостаточную в зимнее время.

Природно-ландшафтные проблемы городов

В городах меняются все компоненты природного ландшафта. Человек целенаправленно проводит ряд изменений, например, меняет русла рек. Другие изменения происходят по воле человека, но не являются его целью. Так, при прокладке подземных труб и кабелей человек вторгается в почву, но его волнует именно функционирование коммуникаций. Часть перемен происходят сами собой вследствие застройки, загрязнения воздуха, изменения микроклимата.

Уничтожение флоры и фауны

Строительство городов связано вырубкой лесов. В процессе обустройства дорог, тротуаров, дамб, канализации и других элементов городской среды уничтожается вся природная растительность. На оставшихся свободных участках почвы вместо лугового разнотравья растет сорная трава. Городские озеленительные службы борются с зарослями полыни, репейника и амаранта. На их месте сеют более практичный и привлекательный газон, который нуждается в регулярном уходе.

Иногда в городе остаются участки леса, который был в этой местности еще до основания или расширения города. В таких рощах встречаются белки и некоторые лесные птицы. Остальные представители дикой фауны вынуждены уходить дальше от города.

Иногда город или связанные с ним коммуникации расположены на путях миграции диких животных. Неспособность преодолеть антропогенное препятствие приводит к массовой гибели зверей. Искусственное сокращение численности одного вида порой приводит к нарушению баланса всей экосистемы на огромной территории.

В городах увеличивается численность ворон, галок, воробьев, сизых голубей. Одни птицы питаются у мусорных баков, других подкармливают горожане. Зимой в города мигрируют синицы.

Подвалы домов и предприятий – благоприятная среда для размножения крыс и мышей. Это опасные соседи для человека, с ними приходится бороться.

Изменение характера циркуляции атмосферы

Нерациональная планировка высотной застройки при движении ветра в узком промежутке между домами приводит к усилению скорости порывов. Это провоцирует появление участков с пониженным атмосферным давлением. Перепады давления опасны для здоровья людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Изменение ландшафта

Под городами изменяются все компоненты природных ландшафтов: геологическое строение и рельеф, подземные и поверхностные воды. Вмешательство человека в подземные глубины достигает сотен метров, на такой глубине залегает метро. На меньшей глубине проложены кабели, трубопроводы, спрятаны в туннелях реки. Все это влияет на процесс образования почвы и уровень грунтовых вод.

Градостроители прибегают к такой мере, как плантация, или выравнивание, рельефа: засыпают пруды и овраги, срывают холмы, меняют русла малых рек. На ровной территории удобнее строить дома, обустраивать площади, дороги, парки. Но вмешательство в естественную среду ухудшает поверхностный сток, засыпание водоемов приводит к повышению уровня грунтовых вод и, как следствие, подтоплению подвалов. Подтопление приводит к ряду проблем от размножения комаров до оползней.

Но в городах существуют и рукотворные формы рельефа: это насыпи транспортных развязок, судоходные каналы, искусственные берега перенаправленных рек.

Загрязнение водных ресурсов

Проблема загрязнения вод имеет две стороны. Во-первых, это состояние сточных вод, во-вторых, водоснабжение городов. Стоки города, находящегося выше по течению реки, ухудшают качество воды в городах ниже по течению.

Водоснабжение небольшого города при наличии хороших водоносных горизонтов может осуществляться за счет грунтовых вод. Крупному городу не обойтись без воды из открытых водоемов. В совокупности бытовое потребление и промышленный расход в городах составляет около кубометра на человека в сутки. При таких объемах в городах-миллионниках бывает недостаточно местных рек.

Для водоснабжения Москвы прорыли канал от Волги, потому что Москва-река уже не справляется с потребностями города. Для обеспечения водой крупнейших городов строят водохранилища. Перед попаданием в водопровод озерная и речная вода проходит многоступенчатую очистку и дезинфекцию. Обработка хлором убивает микробов, но приносит свой вред здоровью человека. Если водоем сильно загрязнен, то очистка удаляет не все вредные примеси.

Канализационные стоки уже на протяжении века очищают на станциях аэрации с помощью живого ила. Микроорганизмы поедают загрязняющие вещества, за счет чего растут и множатся. В результате получается относительно чистая вода и увеличенная порция ила. Часть ила используют для очистки следующей партии стоков. Утилизация излишков ила представляет серьезную проблему.

Микроорганизмы поглощают не только органические остатки, но и токсичные вещества. Из-за накопления тяжелых металлов ил не пригоден для использования в качестве удобрения пищевых культур. В России его складируют на суше, что приводит к дальнейшему загрязнению окружающей среды. В Европе применяют сушилки для ила. Их высушенного осадка производят стройматериалы и альтернативное топливо.

Отдельную проблему представляют поверхностные стоки.

Ресурсно-хозяйственные проблемы городов

Деятельность городов связана с потреблением различных природных ресурсов: от воздуха и воды до полезных ископаемых. Отработанные ресурсы поступают во внешнюю среду в измененном, загрязненном виде. Под воздействием транспорта и промышленных предприятий изменяется газовый состав воздуха.

В города ввозятся миллионы тонн ископаемого топлива и сырья для производств. Как само топливо и сырье, так и продукты их переработки могут быть опасными для человека.

Проблема бытовых отходов

Во времена всеобщего натурального хозяйства вопрос утилизации отходов не вставал: люди употребляли продукты со своих полей, огородов и скотных дворов. Необходимости в упаковке не было. Пищевые отходы шли на корм животным, на компост, в крайнем случае, закапывались. Одежду и предметы быта производили сами из натуральных материалов. Отходы производства, например деревянную стружку, сжигали. Что не утилизировали люди, то разлагалось в естественных условиях за несколько лет.

В эпоху индустриализации среди потребительских товаров значительную долю составляют такие, которые после окончания срока службы попадают на свалки. Там они могут лежать сотни, а то и тысячи лет. Чтобы товар попал от производителя к потребителю, дополнительно производят упаковку, транспортировочную тару, печатную рекламу.

Жилища, общественные здания и предприятия регулярно обновляют, ремонтируют. Предметов пользования и обстановки становится все больше, а срок их службы сокращается. В больших количествах попадают на свалки опасные для окружающей среды отходы: батарейки и аккумуляторы, люминесцентные лампы, бытовая химия, растворители.

Полигоны бытовых отходов занимают огромные площади, раздуваемый ветром мусор попадает на поля, в леса и водоемы. Запах гниения и дым пожаров со свалок попадает в города, а выделяющийся при разложении метан создает опасность взрыва.

Когда свалка заполняется, и складировать там мусор дальше становится невозможно, ее консервируют. Отходы засыпают слоем земли не менее 3 метров. Продукты гниения, опасные бактерии, химические жидкости продолжают отравлять грунтовые воды пол полигоном. В течение 50 лет после консервации на месте свалки нельзя ничего строить и сажать сельскохозяйственные культуры.

Количество отходов, производимых в городе с население 1 млн жителей за 1 год (по фракциям)

Основной путь решения мусорной проблемы современных городов – раздельный сбор отходов. Пока в нашей стране мало городов, в которых установлены отдельные контейнеры для макулатуры, пластика и органических остатков. Но существуют пункты приема батареек, акции по утилизации бытовой техники с выгодой для потребителя.

Открываются организации, принимающие на переработку отдельные категории отходов – от электроники до зеркал. Каждый дополнительный процент мусора, попадающий на переработку вместо свалки, в масштабах страны спасает природу от миллионов тонн отходов.

Для относительно безопасного мусора есть альтернатива: его используют для создания искусственных холмов. Рукотворные неровности из строительного мусора засыпают слоем грунта, засевают газоном. Получаются трассы для лыж, санок и полетов на парапланах. В России есть примеры удачной реализации таких проектов.

В перспективе возможно такое решение проблемы мусора: его будут уничтожать бактерии и грибки специально выведенных штаммов. Уже выведены микроорганизмы, которые могут перерабатывать разлитые нефтепродукты.

Бактерии вида Ideonella sakaiensis вырабатывают фермент, разлагающий некоторые виды пластика. Пока переработка происходит в лабораториях, и речь идет о миллиграммах. В будущем, возможно, микробы будут уничтожать все пластиковые отходы.

Антропоэкологические проблемы городов

К антропоэкологическим проблемам относят те аспекты городской экологии, которые влияют на здоровье людей. Организм человека эволюционно не успевает приспосабливаться к изменяющимся условиям среды. Поэтому горожане чаще болеют так называемыми «болезнями цивилизации»:

Бич современного городского жителя – гиподинамия. Недостаток ходьбы и других физических нагрузок приводит к избыточному весу, болезням сердца и ряду других заболеваний.
Загрязненность воздуха приводит к болезням органов дыхания, таким как аллергия, астма, ХОБЛ, рак легких.
Из-за напряженного ритма жизни, избытка информации, шума у горожан развивается синдром большого города. Он проявляется в тревожности, раздражительности, подавленном состоянии.
Повышенный уровень шума приводит к нарушениям слуха. Тугоухость среди жителей больших городов встречается в 5 раз чаще, чем среди сельчан.
В городе человек подвергается повышенному риску травмы или гибели. Источники опасности – автомобильные аварии, падающие с крыш сосульки и кирпичи, техногенные катастрофы на предприятиях, взрывы бытового газа и многое другое.

Воздействие на человека электpомагнитных полей и излучений

Мир заполнен электромагнитными полями, часть которых имеет естественное происхождение. Это собственное поле планеты, солнечное радиоизлучение и электрические атмосферные явления. В городской среде на человека также действуют электромагнитные поля искусственных источников, к которым относятся:

трансформаторные подстанции;
высоковольтные ЛЭП;
передающие антенны;
электропроводка в помещении;
бытовые приборы и элекроинструменты;
электротранспорт;
беспроводные средства связи.

Влияние электромагнитного поля на организм человека зависит не от типа источника, а от его характеристик. Поля бывают переменными и статическими. Напряженность поля зависит от мощности источника. Распределение волн в помещении зависит от размещения предметов, степени их проводимости.

При воздействии поля на человека молекулы, из которых состоит организм, поляризуются по силовым линиям ЭМП. Это приводит к нарушению нормального протекания физико-химических процессов. Влияние переменного поля дополнительно нагревает организм. При воздействии ЭМП слабой напряженности влияние этих процессов на здоровье незначительно.

Действие полей, превышающих нормы, приводит к заболеваниям всех систем организма. Наибольшее влияние оказывается на те органы, которые содержат много воды: повышается артериальное давление, падает число лейкоцитов в крови, мутнеет хрусталик, нарушается выработка гормонов. Реакция нервной системы проявляется в головных болях, повышенной утомляемости, нарушением памяти, сна, координации.

Длительное сильное воздействие ЭМП может привести к онкологическим заболеваниям. Дозиметры электромагнитного фона определяют, соответствует ли ЭМП в квартире нормам. Как правило, вблизи розеток, проводки, крупных электроприборов фон повышен.

Влияние транспортных средств на экологию

Автомобили – главные загрязнители воздуха городских улиц. Они сжигают больше топлива, чем все российские теплоэлектростанции. Помимо углекислого газа, из выхлопных труб в атмосферу попадает около 200 различных веществ: угарный газ, оксид азота, соединения свинца и других тяжелых металлов. Автомобильный транспорт – причина возникновения таких экологических проблем в городе:

загрязнение воздуха;
загрязнение среды твердыми частицами;
повышенный шум, вибрации;
повышение температуры воздуха;
необходимость утилизации отработанных покрышек, масел, запчастей.

Электротранспорт не создает выхлопов, но по шуму и вибрациям трамвай опережает автомобили.

Если в городе есть аэропорт, те же проблемы усугубляются самолетами.

Промышленные предприятия города

Промышленность вносит существенный вклад в загрязнение городов и прилегающих территорий. На долю предприятий приходится около 90% сбрасываемых сточных вод. Загрязнение стоков зависит от отрасли промышленности.

Промышленные предприятия загрязняют атмосферу жидкими, твердыми и газообразными веществами. Выбросы оказывают вредное воздействие на окружающую среду сразу или после химических превращений в атмосфере. Газообразные и жидкие загрязняющие вещества содержат соединения серы, азота, углерода, галогенов. В твердом виде в атмосферу попадает пыль, часть которой содержит токсичные вещества – мышьяк бериллий, фтор, цианиды.

Наибольший вред городской экологии наносят предприятия следующих отраслей:

черной и цветной металлургии;
нефтеперерабатывающей промышленности;
химического синтеза;
целлюлозно-бумажные комбинаты.

Промышленные предприятия играют ведущую роль в формировании смога. Экологические проблемы крупных городов невозможно решить, если не учитывать розу ветров при проектировании объектов промышленности.

7 путей решения экологических проблем городов

Исследование роз ветров. Размещение загрязняющих воздух промышленных предприятий и ТЭЦ с подветренной стороны. Необходимо учитывать ветра и при проектировании многоэтажных жилых кварталов.
Контроль над стоками и выбросами, стимулирование предприятий к установке эффективных очистных сооружений.
Озеленение городской среды. Посадка деревьев и дальнейших уход за ними обходится дороже, чем устройство газона и асфальтирование, поэтому деревьев во многих городах сажают слишком мало. Озеленение сдерживает шум и пыль, регулирует грунтовые воды, улучшает газовый состав воздуха. Деревья дают прохладную тень в летний зной, парки и рощи служат местом отдыха горожан.
Замена загрязняющего транспорта экологически чистым. Автомобильный транспорт не может быть абсолютно безвредным: покрышки производят резиновую пыль. Но замена двигателей внутреннего сгорания на электрические хотя бы у общественного транспорта значительно улучшит качество воздуха. Инженеры работают над созданием более тихих двигателей и подвески трамваев.
Сортировка мусора. Со временем все города придут к раздельному сбору и вторичной переработке мусора.
Спуск под землю, в подвальные помещения, гаражей, транспорта и вредных производств.
Воспитание экологической культуры горожан. Какие бы действия ни предпринимались правительством и руководителями предприятий, без сознательности жителей города не станут действительно чистыми и комфортными. Донести мусор до урны, сдать отслужившие вещи на утилизацию, следить за состоянием своего автомобиля, соблюдать тишину в установленные законом часы – даже эти действия выполняют не все горожане.

Специальные городские органы экологического контроля

Органы государственного специального экологического мониторинга контролируют деятельность предприятий, органов исполнительной власти и граждан по вопросам охраны окружающей среды. Экологическим надзором занимаются специально уполномоченные государственные органы:

Министерство природных ресурсов и экологии;
Федеральная служба по надзору в сфере природопользования;
Федеральное агентство водных ресурсов;
Федеральное агентство лесного хозяйства;
Федеральное агентство по недропользованию.

Участвуют в экологическом контроле и другие министерства. Так, Минсельхоз России контролирует охрану и использование водных биологических ресурсов: следит за работой рыбопропускных сооружений, регулирует рыболовство и зарыбление водоемов. Росгидромет организует мониторинг состояния атмосферы, почв, поверхностных вод; ведет государственный фонд данных о загрязнении окружающей среды.

Роспотребнадзор контролирует воздействие факторов среды на состояние здоровья людей. Ростехнадзор наблюдает за сбросами предприятий. Санитарно-эпидемиологическая служба Минздрава контролирует качество питьевой воды, а также состояние рекреационных, промышленных и селитебных зон города.

Предприятия обязаны сами контролировать свои сбросы и атмосферные выбросы. Если надзорные органы выявили нарушение, их необходимо исправить в установленные законом сроки.