Экологические проблемы современных городов

Особую проблему составляет увеличение уровня вибрации в городских  районах, главным источником чего является транспорт. Данная проблема мало исследована, однако несомненно, что ее значение будет возрастать.

Вибрация способствует более  быстрому износу и разрушению зданий и сооружений, но самое существенное, что она может отрицательно влиять на наиболее точные технологические  процессы. Особенно важно подчеркнуть, что наибольший вред вибрация приносит передовым отраслям промышленности и соответственно ее рост может оказывать  ограничивающее влияние на возможности  научно-технического прогресса в  мегаполисах. 

4. СОСТОЯНИЕ ВОЗДУШНОГО  БАССЕЙНА

Для большинства мегаполисов  характерно чрезвычайно сильное  и интенсивное загрязнение атмосферы. По большинству загрязняющих агентов, а их в городе насчитывается сотни, можно с уверенностью сказать, что  они, как правило, превышают предельно  допустимые концентрации. Более того, поскольку в городе наблюдается  одновременное воздействие множества  загрязняющих агентов, их совместное действие может оказаться еще более  значительным.

Широко распространено мнение о том, что с увеличением размеров города возрастает и концентрация различных  загрязняющих веществ в его атмосфере, однако в действительности, если рассчитывать среднюю концентрацию загрязнений  на всю территорию города, то в многофункциональных  городах с населением более 100 тыс. человек она находится примерно на одном и том же уровне и с  увеличением размеров города практически  не возрастает. Это объясняется тем, что одновременно с увеличением  объемов выбросов, возрастающих пропорционально  росту численности населения, расширяется  и площадь городской застройки, которая и выравнивает средние  концентрации загрязнения в атмосфере.

Существенной особенностью крупных городов с населением более 500 тыс. человек является то, что  с увеличением территории города и численности его жителей  в них неуклонно возрастает дифференциация концентраций загрязнения в различных  районах. Наряду с невысокими уровнями концентрации загрязнения в периферийных районах, она резко увеличивается  в зонах крупных промышленных предприятий и, в особенности  в центральных районах. В последних, несмотря на отсутствие в них крупных  промышленных предприятий, как правило, всегда наблюдаются повышенные концентрации загрязнителей атмосферы. Это вызывается как тем, что в этих районах  наблюдается интенсивное движение автотранспорта, так и тем, что  в центральных районах атмосферный  воздух обычно на несколько градусов выше, чем в периферийных, — это  приводит к появлению над центрами городов восходящих воздушных потоков, засасывающих загрязненный воздух из промышленных районов, расположенных  на ближней периферии.

В настоящее время большие  надежды в области охраны воздушного бассейна связываются с максимальной газификацией промышленности и топливно-энергетического  комплекса, однако эффект газификации  не следует преувеличивать. Дело в  том, что перевод с твердого топлива  на газ, конечно, резко снижает объемы серосодержащих выбросов, но увеличивает  выбросы окислов азота, утилизация которых еще является технически проблематичной.

Сходная ситуация складывается и при сокращении выбросов угарного газа, являющегося продуктом неполного  сгорания топлива. Совершенствуя режимы горения, можно свести выбросы угарного газа до минимума, но одновременно с  повышением температуры увеличивается  и окисление атмосферного азота, приводящее к росту объемов окислов  азота, сбрасываемых в атмосферу. В  отличие от стационарных источников загрязнение воздушного бассейна автотранспортом  происходит на небольшой высоте и  практически всегда имеет локальный  характер. Так, концентрации загрязнений, производимых автомобильным транспортом, быстро уменьшаются по мере отдаления от транспортной магистрали, а при наличии достаточно высоких преград (например, в закрытых дворах домов) могут снижаться более чем в 10 раз.

В целом выбросы автотранспорта значительно более токсичны, чем  выбросы, производимые стационарными  источниками. Наряду с угарным газом, окислами азота и сажей (у дизельных  автомашин) работающий автомобиль выделяет в окружающую среду более 200 веществ  и соединений, обладающих токсическим  действием.

Несомненно, что в ближайшем  будущем загрязнение воздушного бассейна мегаполисов автомобильным  транспортом будет представлять наибольшую опасность. Это объясняется  главным образом тем, что в  настоящее время еще не существует кардинальных решений данной проблемы, хотя нет недостатка в отдельных  технических проектах и рекомендациях.

Кратко охарактеризуем основные направления решения проблемы уменьшения загрязнения окружающей среды автотранспортом.   

5. ЗАГРЯЗНЕНИЕ  ВОДНОГО БАССЕЙНА

Загрязнение водного бассейна в городах следует рассматривать  в двух аспектах — загрязнение  воды в зоне водопотребления и  загрязнение водного бассейна в  черте города за счет его стоков.

Загрязнение воды в зоне водопотребления является серьезным  фактором, ухудшающим экологическое  состояние городов. Оно производится как за счет сброса части неочищенных  стоков городов и предприятий, расположенных  выше зоны водозабора данного города и загрязнения воды речным транспортом, так и за счет попадания в водоемы  части удобрений и ядохимикатов, вносимых на поля. Причем, если с первыми  видами загрязнения можно путем  строительства очистных сооружений бороться эффективно, то предотвратить  загрязнение водного бассейна, производимое сельскохозяйственными мероприятиями, очень сложно. В зонах повышенного увлажнения около 20% удобрений и ядохимикатов, вносимых в почву, попадает в водотоки. Это, в свою очередь, может приводить к эвтрофикации водоемов, которая еще больше ухудшает качество воды.

Важно заметить, что водоочистные сооружения водопроводов не в состоянии  очистить питьевую воду от растворов  указанных веществ, поэтому питьевая вода может содержать их в себе в повышенных концентрациях и  отрицательно повлиять на здоровье человека. Борьба с таким видом загрязнений  требует использования удобрений  и ядохимикатов в зонах водосбора  исключительно в гранулированной  форме, разработки и внедрения быстроразлагающихся  ядохимикатов, а также биологических  методов защиты растений.

Города также являются мощными источниками загрязнения  водного бассейна.

В крупных городах в  расчете на одного жителя (с учетом загрязненных поверхностных стоков) ежесуточно сбрасывается в водоемы  около 1 м3 загрязненных стоков. Поэтому  города нуждаются в мощных очистных сооружениях, эксплуатация которых  вызывает немалые трудности. Так, при  работе станции биологической очистки  сточных вод городов образуется около 1,5-2 т отработанного ила  в год в расчете на одного жителя. В настоящее время такой ил складируется на суше, занимая значительные территории, и вызывает загрязнение  почвенных вод. Причем из ила прежде всего вымываются наиболее токсические  элементы, содержащие соединения тяжелых  металлов. Наиболее перспективным решением этой проблемы является внедрение в  практику технологических систем, предусматривающих  получение из ила газа с последующим  сжиганием остатков иловой массы.

Особую проблему представляет проникновение загрязненных поверхностных  стоков в подпочвенные воды. Поверхностные  стоки городов всегда имеют повышенную кислотность. Если под городом располагаются  меловые отложения и известняки, проникновение в них закисленных  вод неизбежно приводит к возникновению  антропогенного карста. Пустоты, образующиеся в результате антропогенного карста непосредственно под городом, могут представлять серьезную угрозу для зданий и сооружений, поэтому в городах, в которых существует реальный риск его возникновения, необходима специальная геологическая служба по прогнозу и предотвращению его последствий. 

6. МИКРОКЛИМАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕГАПОЛИСОВ

Хозяйственная деятельность, планировка жилых кварталов, ограниченное количество зеленых насаждений приводят к тому, что в городах, особенно крупных, складывается свой микроклимат, который в целом ухудшает его  экологические характеристики.

В безветренные дни над  крупными городами на высоте 100-150 м  может образовываться слой температурной  инверсии, который задерживает загрязненные массы воздуха над территорией  города. Это наряду со значительными  тепловыми выбросами и интенсивным  нагревом каменных, кирпичных и железобетонных сооружений приводит к нагреву центральных  районов города.

Особо следует сказать  о неблагоприятных ветровых режимах, возникающих во многих районах новостроек со свободной застройкой. Хорошо известно, что перепады атмосферного давления, в особенности его снижение, весьма неблагоприятно сказываются на самочувствии людей, страдающих сердечно — сосудистыми  заболеваниями. Вместе с тем во многих районах новостроек из-за нерациональной планировки кварталов в отдельных  их точках могут наблюдаться местные  падения атмосферного давления. Так, в небольших промежутках между  двумя крупными домами при определенных направлениях ветра скорость ветровых потоков может значительно возрастать. Согласно законам аэродинамики в  этих точках происходит местное падение  атмосферного давления (до десятков миллибар), которое с внутренней стороны  квартала приобретает пульсирующий характер (частота около 5-6 Гц). Зона подобного пульсирующего давления распространяется на 15-20м в стороны от промежутка между домами. Сходное, хотя и менее четко выраженное положение наблюдается и на верхних этажах зданий с плоской кровлей. Излишне говорить, что пребывание в этих зонах людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, может отрицательно влиять на их здоровье.

Решение данной проблемы постоянно  требует проведения в районах  новостроек комплекса мер по нормализации ветрового режима в отдельных  микрорайонах за счет более рациональной планировки кварталов, строительства  ветрозащитных сооружений и высадки  зеленых насаждений. 

7. ЗЕЛЕНЫЕ НАСАЖДЕНИЯ  В МЕГАПОЛИСАХ

Наличие в городах зеленых  насаждений является одним из наиболее благоприятных экологических факторов. Зеленые насаждения активно очищают  атмосферу, кондиционируют воздух, снижают  уровень шумов, препятствуют возникновению  неблагоприятных ветровых режимов, кроме того, зелень в городах благотворно  действует на эмоциональное состояние  человека. При этом зеленые насаждения должны быть максимально приближены к месту жительства человека, только тогда они могут оказывать  максимальный положительный экологический  эффект.

Однако в городах зеленые  насаждения расположены крайне неравномерно.

Зеленое строительство в  районах новостроек также сопряжено  с немалыми трудностями как технического, так и экономического характера. Стоимость озеленения 1 га территории обходится в среднем в 40 тыс. руб., а устройство газона на той же территории — 12 тыс. руб. Озеленение мелких участков стоит еще дороже, достигая 20-30 тыс. руб. за 1 м2. Ясно, что в последнем  случае дешевле и проще асфальтировать дворовую территорию, чем озеленять  ее. В техническом отношении зеленое  строительство затрудняется захламленностью  территории новостроек и захораниванием в почве отходов строительства. Однако максимально возможное озеленение городских территорий относится к числу наиболее важных экологических мероприятий в городах. 

8. ПРОБЛЕМА ГОРОДСКИХ ОТХОДОВ

До эры агломераций  утилизация отходов была облегчена  благодаря всасывающей способности  окружающей среды: земли и воды. Крестьяне, отправляя свою продукцию с поля сразу к столу, обходясь без переработки, транспортировки, упаковки, рекламы  и торговой сети, привносили мало отходов. Овощные очистки и тому подобное скармливалось или использовалось в виде навоза как удобрение почвы  для урожая будущего года. Передвижение в города привело к совершенно иной потребительской структуре. Продукцию  стали обменивать, а значит, упаковывать  для большего удобства.

В настоящее время жители Нью-Йорка выбрасывают в день в общей сложности около 24000 т  материалов. Эта смесь, состоящая  в основном из разнообразного хлама, содержит металлы, стеклянные контейнеры, макулатуру, пластик и пищевые  отходы. В этой смеси содержится большое количество опасных отходов: ртуть из батареек, фосфоро-карбонаты  из флюорисцентных ламп и токсичные  химикаты из бытовых растворителей, красок и предохранителей деревянных покрытий.

Город размером с Сан-Франциско  располагает большим количеством  алюминия, чем небольшая бокситовая шахта, меди — чем средняя медная копия, и большим количеством  бумаги, чем можно было бы получить из огромного количества древесины.

С начала 70-х до конца 80-х  в России бытовых отходов стало  в 2 раза больше. Это миллионы тонн. Ситуация на сегодняшний день представляется следующей. С 1987 года количество мусора по стране увеличилось в два раза и составило 120 млрд. т в год, учитывая промышленность. Сегодня только Москва выбрасывает 10 млн. т. промышленных отходов  примерно по 1 т на каждого жителя!

Как видно из приведенных  примеров масштабы загрязнения окружающей среды городскими отходами таковы, что острота проблемы нарастает.  

9. ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ  РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ

Приблизительно за 500 лет  до нашей эры в Афинах был издан  первый из известных эдикт, запрещающий  выбрасывать мусор на улицы, предусматривающий  организацию специальных свалок и предписывающий мусорщикам сбрасывать отходы не ближе чем за милю от города.

С тех пор мусор складировали на различных хранилищах в сельской местности. В результате роста городов  свободные площади в их окрестностях уменьшались, а неприятные запахи, возросшее  количество крыс, вызванное свалками, стали невыносимыми. Отдельно стоящие  свалки были заменены ямами для хранения мусора.

Около 90% отходов в США  до сих пор закапывается. Но свалки в США быстро заполняются, и страх  перед загрязнениями подземных  вод делает их нежелательными соседями. Эта практика заставила людей  во многих населенных пунктах страны прекратить потребление воды из колодцев. Желая уменьшить этот риск, власти Чикаго с августа 1984 г. объявили мораторий  на разработку новых площадей под  свалку до тех пор, пока не будет  разработан новый вид мониторинга, следящего за перемещением метана, так как если не проконтролировать  его образование, он может взорваться.