close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

751

код для вставкиСкачать
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
КЛАССИЧЕСКОЕ УНИВЕРСИТЕТСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
?
А. Б. РУЧИН, В. В. МЕЩЕРЯКОВ,
С. Н. СПИРИДОНОВ
УРБОЭКОЛОГИЯ
ДЛЯ БИОЛОГОВ
Допущено
Учебно-методическим объединением по
классическому университетскому образованию в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по
специальности 020803 «Биоэкология» и направлению
020200 «Биология»
МОСКВА «КолосС» 2009
1
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
УДК 504(075.8)
ББК 20.1я73
Р92
Р е д а к т о р Н. В. Человская
Р е ц е н з е н т ы: зав. кафедрой экологии и генетики человека, д-р биол. наук,
проф. В. М. Каменек (Ульяновский государственный университет); зав. кафедрой
зоологии и экологии, д-р пед. наук, проф. М. А. Якунчев (Мордовский государственный педагогический институт им. М. Е. Евсевьева)
Р92
Ручин А. Б., Мещеряков В. В., Спиридонов С. Н.
Урбоэкология для биологов.? М.: КолосС, 2009. ? 195 с.:
ил. ? (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб.
заведений).
ISBN 978?5?9532?0686?0
Рассмотрены основные понятия урбоэкологии; охарактеризована экосистема городов, проанализированы динамика и тенденции изменения окружающей среды в городах. Особое внимание уделено проблемам здоровья
проживающих в городе людей и способам оздоровления городской среды.
Даны представления об экологической экспертизе и мониторинге, охарактеризованы проблемы утилизации отходов в городах.
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям биологического и экологического профиля.
УДК 504(075.8)
ББК 20.1я73
Оригинал-макет книги является собственностью издательства «КолосС»,
и его воспроизведение в любом виде, включая электронный,
без согласия издателя запрещено.
ISBN 978?5?9532?0686?0
2
© Издательство «КолосС», 2009
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ОГЛАВЛЕНИЕ
?
Предисловие ................................................................................................................... 5
Введение ......................................................................................................................... 7
Г л а в а 1. Город как система .................................................................................... 11
1.1. Возникновение городов ................................................................................ 11
1.2. Понятие о городе ........................................................................................... 12
1.3. Агломерации ................................................................................................... 16
Г л а в а 2. Антропогенное воздействие на окружающую среду в городах ............... 23
2.1. Промышленность ........................................................................................... 23
2.2. Энергетика ...................................................................................................... 26
2.3. Транспорт ....................................................................................................... 29
2.4. Шумовое загрязнение ................................................................................... 36
2.5. Видеозагрязнение .......................................................................................... 40
2.6. Электромагнитное загрязнение .................................................................... 41
2.7. Вибрационное загрязнение ........................................................................... 44
2.8. Электрокоррозионное загрязнение .............................................................. 46
2.9. Уровни воздействия загрязнения на биоту ................................................. 47
2.9.1. Субклеточный и клеточный уровни ................................................... 47
2.9.2. Тканевый и органный уровни ............................................................. 50
2.9.3. Организменный уровень ...................................................................... 51
2.9.4. Популяционный уровень ..................................................................... 54
2.9.5. Биоценотический уровень ................................................................... 59
Г л а в а 3. Природные компоненты в городах .......................................................... 63
3.1. Воздух .............................................................................................................. 63
3.2. Вода ................................................................................................................. 72
3.3. Почва .............................................................................................................. 80
3.4. Климат ............................................................................................................ 89
3.5. Растения .......................................................................................................... 94
3.6. Животные ....................................................................................................... 99
3.7. Инвазионные виды ...................................................................................... 107
3.8. Ландшафты ................................................................................................... 110
3.8.1. Функциональное зонирование территории города ......................... 110
3.8.2. Примеры геоэкологического зонирования ...................................... 114
3.8.3. Примеры биологического зонирования ........................................... 119
Г л а в а 4. Человек в городе .................................................................................... 123
4.1. Внутренняя среда зданий ............................................................................ 123
4.2. Проблемы здоровья городского населения ............................................... 127
3
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
4.2.1. Рост численности городского населения ......................................... 128
4.2.2. Здоровье жителей городов ................................................................. 133
4.3. Социально вредные привычки ................................................................... 144
4.4. Экологическое воспитание и образование ................................................ 148
Г л а в а 5. Пути преодоления загрязнения городов ................................................ 151
5.1. Системы управления природоохранной деятельностью .......................... 151
5.1.1. Экологическая экспертиза ................................................................. 151
5.1.2. Экологический контроль и мониторинг .......................................... 155
5.2. Оптимизация городской среды .................................................................. 164
5.2.1. Озеленение .......................................................................................... 164
5.2.2. Реабилитация ландшафтов ................................................................. 171
5.3. Ресурсосберегающие технологии в городах .............................................. 173
Г л а в а 6. Отходы и проблема их утилизации в городах ....................................... 176
6.1. Промышленные отходы .............................................................................. 176
6.2. Бытовые отходы ........................................................................................... 178
6.3. Проблема и пути утилизации отходов ....................................................... 182
Список рекомендуемой литературы .......................................................................... 193
4
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ПРЕДИСЛОВИЕ
?
Рост численности городского населения, увеличение количества крупных городов являются неотъемлемыми чертами развития нашей цивилизации. Изучением этих процессов и призвана заниматься урбоэкология ? одна из наиболее молодых отраслей экологической науки.
К причинам возникновения многих экологических
проблем относят именно процесс урбанизации. Городская среда, окружающая человека, включает в себя как
природные компоненты ? воздух, воду, растительность,
почвы и животный мир, так и искусственно созданные
человеком материальные элементы, в окружении которых и при взаимодействии с которыми протекает жизнедеятельность людей. В процессе жизнедеятельности
человек все больше изменяет природные компоненты
среды, от которых определенным образом зависит.
Как указано в названии, пособие предназначено для
биологов и экологов-биологов, поэтому в нем основное внимание уделяется природному комплексу города
и взаимосвязанным с ним аспектам.
Раздел «Урбоэкология» входит как составная часть в
курс «Прикладная экология». Цель данного курса ?
дать студентам достаточно полное представление о прикладных аспектах экологии, взаимосвязи человека с окружающей средой, техногенных, антропогенных системах, агро- и урбосистемах, проведении мониторинга и
экологической экспертизы.
Раздел «Урбоэкология» дает представление об экосистемах городов, их компонентах, динамике и тенденциях изменения; о влиянии городской среды на человека и
его здоровье; помогает овладеть навыками экологической экспертизы и мониторинга городской среды, управления и регламентации окружающей среды.
5
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Однако мы не считаем, что пособие ограничивается
рамками одной дисциплины. Мы полагаем, что раскрытые в пособии положения и приведенные примеры будут полезны и при изучении курсов экологии в ряду общепрофессиональных и специальных дисциплин для
студентов-биологов.
Пособие иллюстрировано таблицами, рисунками и
фотографиями, сделанными авторами. Некоторые фотографии любезно предоставлены О. Н. Артаевым
(Мордовский государственный университет, Саранск),
за что авторы выражают ему свою признательность.
6
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ВВЕДЕНИЕ
?
Процессами урбанизации занимаются разные науки: экономика, география, социология, этнография
и др. В связи с этим разные специалисты вкладывают
различный смысл в представление об урбанизации в зависимости от объекта их исследований. К примеру, демографию как науку о закономерностях воспроизводства населения интересуют миграции, их направленность, социально-возрастная структура и т. п. Социологический подход направлен на анализ социальных
аспектов воспроизводства населения, выявление особенностей миграционного поведения и т. д. Этнографов
интересует влияние миграций на территориальное размещение народностей и ход этнических процессов. Географический подход включает анализ расселения, различные аспекты размещения поселений. При этом рост
городов рассматривается в узком смысле и практически
не затрагивает социально-экономические процессы урбанизации.
До сих пор понятие «урбоэкология» воспринимается
прежде всего как одно из направлений градостроительной науки, связанное с исследованием взаимодействия
градостроительных структур с окружающей средой и
возможностей их оптимизации. Вопросами теории и
практики рациональной организации территорий, основанной на составлении плана использования земель и
пространства для различных целей, занимается отрасль
архитектуры ? районная планировка. Она включает анализ экологических факторов расселения, взаимодействия объектов строительства с окружающей их средой
на всех уровнях иерархии экосистем. В последние годы
появилось направление экологической планировки, в
которой доминируют именно экологические требования, ? экологическая архитектура. Она стремится мак7
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
симально учесть экологические и социально-экологические потребности конкретного человека от его рождения до глубокой старости. Экологическая архитектура
старается приблизить людей к природе, создавая вблизи
жилых массивов и домов зеленые зоны отдыха; избавить
человека от монотонности городского ландшафта путем строительства домов различной конфигурации или
окраски.
Проблема современных городов усугубляется резкой
недостаточностью природно-пространственных ресурсов, поэтому большое значение должно уделяться вопросам планировки городов. Под планировкой населенных мест понимается проект комплексного упорядочения жизненного пространства на уровне регионов,
групп населенных мест и отдельных городов и поселков
городского типа, основанный на закономерностях общественного развития, анализе природных условий и
всестороннем учете потребностей человека, прежде всего его экологических нужд.
Наряду с понятием урбанизации не менее сложно и
представление о городе. Вместо целостного понятия
существует множество частных взглядов на город как
на объект исследования, проектирования, управления
и т. п. Город обычно рассматривается как:
1) средоточие движущих сил истории в рамках историко-экономических, историко-политических, историко-культурных исследований;
2) сложный общественный организм в рамках социологических исследований;
3) узел системы расселения в рамках географических
исследований;
4) автономная экосистема или элемент всеобъемлющей экосистемы в биоэкологических исследованиях;
5) объект проектирования, планирования; формирования и регулирования теории деятельности и теории
организации.
Каждое из этих представлений является своеобразной проекцией одного объекта исследования города на
различные плоскости рассмотрения проблем его развития в их многоаспектности и многоплановости. Для нас,
биологов и экологов, город конечно же целесообразно
рассматривать с позиции целостной экологической системы.
Существуют разные мнения в отношении признания
или непризнания за городами статуса экосистемы (урбо8
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
экосистемы). В определенной степени это связано с разным пониманием термина «экосистема». Безусловно,
город не может рассматриваться как вариант природной
экосистемы, поскольку не обладает такими присущими
для природных экосистем свойствами, как самоподдержание и автономность, но он отвечает формальному пониманию экосистемы как сообщества живых организмов и их среды обитания. В связи с этим целесообразно
подразделять экосистемы на следующие основные категории:
1) природные экосистемы;
2) урбанизированные экосистемы, которые являются
совокупностью экологических факторов и живых организмов в пределах городских территорий.
Урбоэкосистемы традиционно сравнивают с гетеротрофными экосистемами типа устричных банок либо с
небольшими, но постоянно действующими вулканами,
выбрасывающими в окружающую среду многие тонны
различных загрязняющих веществ. Оба эти сравнения
справедливы: вся целостная система города оказывает
огромное влияние как на внутреннюю, так и на внешнюю по отношению к ней среду, формируя пространство экологических ниш для человека и других обитающих в городе видов. Проблемы урбоэкологии сводятся
не только к более или менее природообоснованному росту промышленного производства в городах. На усложнение экологической ситуации влияет целый комплекс
процессов, связанных с инфраструктурой или планировочными характеристиками города, жилищно-коммунальным хозяйством, образом жизни горожан. Иными словами, крупные города ? это сложные системы с
соответствующими им законами функционирования
(Г. С. Розенберг, 1993).
Города являются открытыми системами, в которых
преобладает функция потребления. Основные потоки
сырья и других материальных ресурсов, энергии, продуктов питания идут из мест их получения в города.
Производительная функция города состоит в формировании духовных и вторичных материальных благ. Важной частью города является его социальная подсистема,
выполняющая системообразующую и управляющую
функции.
Для урбоэкосистем характерна особая экологическая
среда. Урбанизированная среда ? это все многообразие
градостроительных структур, включая селитебные, про9
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
мышленные, аграрные, транспортные и рекреационные
территории. В города идет непрерывная поставка материалов, энергии, воды и продуктов питания. Одновременно образуется большое количество отходов. В урбоэкосистемах складывается совершенно особый тип круговорота вещества и потоков энергии, несвойственный
природным экосистемам. Урбанизированная среда в зависимости от страны может включать значительную или
не слишком большую территорию. Например, для Бразилии характерно наличие урбанизированной зоны в
прибрежных районах Атлантического океана, где сложились основные центры экономики, в целом ориентированной на внешний рынок. В то же время внутренние
аграрно-сырьевые районы с преимущественно рассредоточенной аграрной экономикой имеют низкий уровень урбанизации.
Однако по-настоящему полноразвитая высокоурбанизированная среда ? это не только город, а пространство, которое, включая в качестве ядра крупный центр,
обладает по сравнению с ним бульшими размерами и
разнообразием. В то же время эта территория не может
быть чрезмерно большой; она ограничивается передвижениями населения, совершаемыми в связи с ежедневными поездками на работу и на отдых. Таким образом,
города постепенно перерастают в городские агломерации.
10
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Глава 1
ГОРОД КАК СИСТЕМА
?
1.1. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ГОРОДОВ
Обычно города строили на каких-либо транспортных путях.
Это подтверждается наличием большого числа ныне крупных центров, возникших у перехода через реку и начинавших свою жизнь
как «город-мост» (Лондон, о котором говорят, что он начинался с
моста; Новосибирск, появившийся в результате строительства железнодорожного моста через реку Обь в ходе сооружения Транссибирской магистрали). Важное для городов положение на транспортных путях подтверждается их ролью как ворот, открывающих
пути в новые страны (Санкт-Петербург ? окно в Европу; Ростовна-Дону ? ворота на Кавказ; Владикавказ ? в Центральное Закавказье).
Город возникает в ответ на различные потребности общества,
для выполнения определенных обязанностей. В Средневековье города-крепости должны были контролировать стратегические дороги или прикрывать подступы к крупному центру. От этого в то
время и зависел выбор места для города. Как опорная база осваиваемого района город должен был занять такое положение, которое ориентировало бы его на подшефный район. Для города-порта
важно было иметь удобные места, создаваемые береговой линией
(просторные бухты и заливы, хорошо защищенные от морских
волнений); кроме того, важны и связи с внутренними частями
страны. Всем этим требованиям отвечали порты, располагающиеся в дельте или в эстуарии большой реки, ? Буэнос-Айрес, Гамбург, Архангельск. Таким образом, основным фактором для основания и возникновения города является его экономико-географическое положение в сети транспортных путей.
Однако в современном мире возникновение городов может
обусловливаться и другими причинами. Одной из них является
формирование города как центра, служащего для удовлетворения
потребностей человеческого общества. В 1950-х годах появилась
экистика ? урбанистическая наука, изучающая формирование и
эволюцию человеческих поселений. Цель экистики ? создание
моделей поселений различной величины с оптимальным сочета11
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
нием элементов их планировочной структуры и окружающей природной среды. Предметом экистики является также внутренняя
среда помещений.
Одним из перспективных проектов является создание городасада, максимально соединяющего горожанина с природой, что
можно достичь при площади зеленых насаждений, занимающей
около 50 % городской территории. Город-сад ? небольшое, компактно организованное поселение, где места для отдыха, труда,
общения и жилища находятся в пределах пешеходной доступности каждому жителю. Город-сад характеризуется также широким
развитием социальной инфраструктуры. Численность населения в
нем не должна превышать 150 тыс. В зарубежных странах построено более 30 таких городов.
Развитием идеи города-сада является экополис ? городское поселение, спланированное с учетом комплекса экологических потребностей человека. В таком городе с экстенсивной малоэтажной
застройкой преобладают природные ландшафты: естественный
рельеф местности, открытые водоемы и водотоки, парки, лесопарки и другие зеленые насаждения; обеспечиваются пространственное единство застройки, зеленых массивов и водных поверхностей
и соответственно экологические потребности людей. Экополисы ? это своеобразные природно-антропогенные системы. Существует мнение, что оптимальная плотность населения на их территориях не должна превышать 100 чел/га. В этом случае можно сохранить озелененные пространства, по площади равные территориям, занимаемым асфальтовыми покрытиями, зданиями и
различными городскими сооружениями. Однако такие поселения
неэкономичны, поскольку требуют протяженных транспортных и
ресурсообеспечивающих коммуникаций. Кроме того, экстенсивная застройка активно поглощает один из основных природных
ресурсов ? территорию суши, а на густо заселенных континентах
свободных земель становится все меньше. Примером экополиса
является Пущино. Принципы экополиса используются также в
некоторых других городах (Казани, Кишиневе).
1.2. ПОНЯТИЕ О ГОРОДЕ
Отличие городов от других населенных пунктов не совсем четкое. Обычно его проводят по численности населения, и в разных
государствах этот критерий лежит на различном уровне. Так, к концу ХIХ в. 3/4 населения Великобритании проживало в городах, и
преобладающим типом городского поселения уже тогда были
скопления городов. С начала ХХ в. шло интенсивное переселение
сельских жителей в города, где проживает теперь почти 4/5 населения страны. Провести границу между городскими и сельскими
поселениями в такой высокоурбанизированной стране, как Вели12
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
кобритания, трудно. Для получения статуса города населенному
пункту в Дании достаточно иметь 250 жителей, в Канаде ? от
1000, в Германии ? от 2000, в США ? от 2500, в Нидерландах ?
от 20 000, а в России ? 12 000, поэтому понятие «город» имеет несколько определений.
Город ? территория со сплошной застройкой, включающая
юридический город и примыкающую к нему внешнюю зону, называемую «реальным городом», «городом из кирпича и цемента»,
«физическим городом» или «географическим городом».
Город ? крупный населенный пункт, выполняющий промышленные, организационно-хозяйственные, управленческие, культурные и транспортные функции; бульшая часть его населения занята вне сельского хозяйства.
С экологической точки зрения различия сел, поселков городского типа и городов определяются степенью насыщения промышленными предприятиями, транспортными средствами, системами
коммуникаций и связанными с ними типом и уровнем трансформации природной среды. По Н. Ф. Реймерсу (1994), малыми городами считают населенные пункты численностью 10?50 тыс. жителей, средние ? 50?100 тыс., крупные ? 100?500 тыс. и крупнейшие ? более 500 тыс. На территории РФ все населенные пункты
подразделяются на две категории: города и поселки городского
типа; сельские населенные пункты.
Город ? динамично функционирующая система. Она обладает
такими развитыми подсистемами, как: градообразующая база; жилищно-коммунальное хозяйство; система социально-бытового обслуживания, включая образование, медицину и услуги; учреждения досуга и отдыха; транспортная инфраструктура. Поэтому города имеют особую притягательную силу.
Для города характерна определенная планировочная структура,
которая характеризует его в единстве взаимосвязи различных частей (элементов). Устойчивым во времени остовом планировочной
структуры выступает планировочный каркас, который представляет
собой совокупность основных функциональных узлов и транспортных коммуникаций между частями города, разными его функциональными зонами. Он придает целостность городу, состоящему
из функционально и генетически разных частей, и рационализирует использование городской территории.
Сердцем планировочной структуры является центр города
(рис. 1). Это самая активная часть города, отличающаяся наибольшим разнообразием и наивысшей интенсивностью деятельности,
престижная и удобная для контактов, для размещения наиболее
притягательных объектов. Это символ города. В сознании людей
город обычно отождествляется с его центром. Он привлекает и
13
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
А
Б
Рис. 1. Панорамы городов:
А ? Таллин (Эстония); Б ? Атланта (США)
14
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Рис. 2. Типы планировочных структур некоторых городов:
А ? полосовидная структура Волгограда; Б ? многоядерная структура Брянска; В ? расчлененная структура Перми; Г ? компактная структура Тамбова
жителей города, и в еще большей степени его гостей. Наряду с
транспортно-планировочным каркасом в городе формируется
имеющий немалое оздоровительное и эстетическое значение экологический каркас, образованный зелеными насаждениями и водными пространствами.
Планировочные структуры городов складываются под сильным
влиянием природных условий местности, происхождения и промышленности города. Различные комбинации этих основных
15
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
факторов определяют разнообразие планировочных структур; некоторые их типы являются наиболее часто повторяющимися. Выделяют несколько планировочных структур (рис. 2):
1) полосовидная структура образуется в случае, когда город вытягивается вдоль крупной реки или морского побережья, особенно когда береговые горные хребты препятствуют развитию города
в глубь территории;
2) многолучевая, или звездчатая, структура возникает в городах, располагающихся в узле дорог;
3) многоядерная структура формируется при сближении нескольких рядом расположенных поселков (городов) в одно крупное образование (примером является Брянск);
4) кольцевая, или поясная, структура характерна для городов,
образованных в узле дорог, причем ни один из районов во время
формирования города не был приоритетным;
5) город с компактной структурой формируется на однородной
местности. Обычно такая компактность наследуется от малого города, однако по мере роста она сохраняется до известного момента (таков, например, Тамбов);
6) расчлененная структура формируется у городов, которые с
ростом «натыкаются» на какие-либо препятствия и «перепрыгивают» через них (такая структура свойственна Перми, Новосибирску, Красноярску).
1.3. АГЛОМЕРАЦИИ
В настоящее время большие города перерастают в городские агломерации ? пространственно и функционально единые группировки поселений городского типа, составляющих общую экологическую и социально-экономическую среду. Агломерация в
пределах страны или региона характеризуется функциональными
связями, сформировавшимися в результате производственной деятельности и производственных отношений.
Существует два пути формирования агломераций: 1) формирование «от города»; 2) формирование «от района».
В первом случае какой-либо город большого размера, с определенным хозяйственным профилем, находящийся в определенных
локальных и региональных природных условиях, ощущает все
бульшую потребность в новых ресурсах развития. Ему требуются
новые территории, источники водоснабжения, инфраструктура.
Однако в пределах городской черты они оказываются исчерпанными или близкими к исчерпанию. Дальнейшее расширение городской территории сопряжено с негативными последствиями.
Ухудшение качества среды в центральных районах агломерации в
числе прочих причин вызывает перемещение населения в приго16
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
родные зоны. Размещение новых построек, дорожное строительство влекут за собой отчуждение территории, разрушение естественного ландшафта, изъятие наиболее ценных окультуренных
земель из сельскохозяйственного производства, сокращение рекреационного пространства. В связи с этим происходит планомерное развитие окружающего город района. Возникают поселенияспутники, обычно на основе существующих небольших населенных пунктов различного профиля. По существу, это частички
большого города, который, становясь центром агломерации, создает систему дополнений и партнеров. При этом в одних случаях
объекты, составляющие градообразующую базу спутников (предприятия, полигоны, научно-исследовательские лаборатории, сортировочные станции, склады и т. д.), как бы отпочковываются от
сложившегося хозяйственного комплекса города. В других случаях
они возникают в ответ на потребности города; создаются для развития разных отраслей хозяйства, для которых более благоприятны условия в окружающем город районе.
Агломерации «от района» появляются в ресурсных зонах, в местах развития добывающей промышленности, где при разработке
крупных месторождений обычно возникает группа поселков сходной специализации. Постепенно один из таких поселков, расположенный удобнее других по отношению к ареалу расселения,
притягивает к себе объекты не местного значения. Он становится
организационно-хозяйственным и культурным центром, в нем в
наибольшей степени развиваются различные отрасли промышленности и производства, сосредоточиваются транспортные, научные и образовательные организации. Все это определяет его
приоритетный рост среди подобных поселений, которые со временем приобретают по отношению к нему роль спутников. Возникает город, который берет на себя функции центра агломерации.
Жители его спутников работают в основном на расположенном в
поселке предприятии, поэтому трудовые связи с городом-центром
здесь слабее, чем в агломерациях первого типа.
Близкое расположение городов-центров агломерации и городов-спутников, высокая плотность их сети благоприятствуют их
интенсивному и эффективному взаимодействию. Это первое фундаментальное свойство агломерации, использующей ближние связи, что снижает затраты на перемещение сырья, топлива, полуфабрикатов, узлов и деталей. Второе фундаментальное свойство агломерации ? взаимодополняемость (комплементарность) составляющих ее элементов. Города и поселки взаимно ориентированы
на оказание друг другу услуг, что также определяет высокую плотность связей внутри агломерации.
В агломерации очень сильна дифференциация явлений и процессов. Границы, разделяющие разные части агломерации, и ее
17
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
наружная граница определяются условиями доступности центра.
Различия в доступности выступают в качестве исходного условия
дифференциации, которая в дальнейшем усиливается и делается
отчетливее под влиянием интенсивности связей зоны спутников с
городом-центром, характера использования территории, плотности размещения объектов и т. д.
Основу территориальной структуры агломерации образует
опорный каркас ? центральный город и радиальные транспортные
магистрали, а также основные центры. Зоны спутников охватывают город-центр и в развитых агломерациях делятся на пояса, различающиеся по характеру и интенсивности взаимодействия, плотности населения и густоте сети дорог и населенных пунктов.
Первый пояс с высокой плотностью населения образуют ближайшие спутники, которые представляют собой продолжение города-центра. Они сходны с периферийными районами центрального города по функциям, составу населения и характеру застройки. Привлекая к себе на работу жителей других поселений, они
раздвигают границы агломерации. Спутники, располагающиеся
обычно на транспортных путях, замыкают первый пояс.
Второй пояс спутников формируется в крупных, зрелых агломерациях. Обычно на этой территории ниже плотность населения
и густота дорожной сети. Здесь повышается доля населения, работающего в данной местности, а не в городе. Застроенные территории в значительной степени перемежаются с обширными открытыми пространствами: агроландшафтами и рекреационными зонами, лесами, лугами.
Периферийная, или внешняя, зона, окаймляющая зону спутников, практически не связана с центральным городом ежедневными трудовыми поездками населения. Наибольшее значение
имеют рекреационные связи, резко возрастающие летом. В это
время агломерация как бы пульсирует и отодвигает свою внешнюю границу, отмечая сезонно расширяющийся ареал.
К городам-спутникам географы относят все поселения, сформировавшиеся в непосредственном окружении крупного города,
независимо от того, возникли они стихийно или создавались специально по разработанным проектам. В свою очередь, градостроители рассматривают спутник как средство регулирования роста и
развития города-центра агломерации. Выделяют два типа городовспутников. К первому относятся города, ориентированные своими
функциями на удовлетворение потребностей города-центра как
сгустка населения, производственного, коммунально-хозяйственного и строительного комплексов. Таковы поселения при аэропортах, станциях аэрации и водопроводных, предприятиях строительных материалов. Ко второму типу относятся города-центры,
специализирующиеся на видах деятельности и производствах,
18
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
аналогичных тем, которые составляют верхние ярусы функциональной структуры главного города. Это наукограды, центры высшего образования, хранения информации, крупные музейные
комплексы и т. п.
Различают два типа агломераций: конурбацию и мегалополис.
Конурбация ? группа близко расположенных и связанных между
собой городов, образующих единое целое благодаря экономическим и культурно-бытовым связям, общим крупным инженерным
сооружениям (транспорт, водоснабжение). Одно из последствий
развития конурбаций, и особенно их центральных городов, ? непомерно высокая скученность населения. В связи с этим предпринимаются меры по их разгрузке: часть избыточного населения переселяется в пригороды или в новые расширяющиеся средние города.
Половина городских жителей Великобритании концентрируется в семи конурбациях. Одна из них ? Центральный Клайдсад
(1,7 млн человек) находится в Шотландии, а остальные ? в Англии. Это Тайнсад (0,8 млн), Западный Мидленд (2,4 млн), ЮгоВосточный Ланкашир (2,3 млн), Западный Йоркшир (1,7 млн),
Мерсисайд (1,3 млн) и Большой Лондон (7 млн). В иерархии британских городов Лондон занимает первенствующее положение как
столица, главный политический и культурный центр страны, один
из ее крупнейших промышленных центров, самый большой морской порт и ведущий город наиболее важного экономического района Великобритании. К началу XX в. Лондон был крупнейшим городом мира, насчитывая 4536 тыс. жителей. При этом его пригородная зона была очень маломощной, однако стала интенсивно
развиваться с начала XX в., особенно после 1918 г., когда в пригородные районы проложили линии метро. В итоге к 1940 г. сформировалась Лондонская конурбация, или Большой Лондон, ? район сплошной городской застройки, распространяющейся на 20?
50 км от центра города. Численность населения собственно Лондона достигла максимума в 1921 г. (4,5 млн человек), после чего
начала уменьшаться из-за миграции многих жителей в пригороды.
Максимальной численности население конурбации достигло к
1939 г. (8,6 млн человек). Однако такую высокую концентрацию
людей в Большом Лондоне сочли чрезмерной. Была принята специальная программа разгрузки конурбации, создания вокруг нее
зеленого пояса, строительства новых городов-спутников за пределами зеленого пояса. Эту программу начали в полной мере осуществлять после окончания Второй мировой войны. В итоге в послевоенные годы вокруг Большого Лондона сложился еще один пояс
пригородов ? Метрополитенский пояс, или пояс внешних пригородов (в отличие от пояса внутренних пригородов, составляющих
вместе с городом Большой Лондон). Лондонская агломерация
19
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
(Лондон вместе с двумя поясами пригородов) является частью столичного района Юго-Восточная Англия.
Главная ось расселения в южной Германии включает четыре
крупные городские агломерации численностью населения от
1 млн до 2,5 млн человек каждая. Франкфурт ? финансовая столица Германии, является центром третьей по числу жителей городской агломерации страны, находящейся в низовьях реки Майн в
районе его впадения в Рейн. Другой городской ареал, расположенный при слиянии рек Рейна и Неккара, включает такие разные города, как Мангейм, крупнейший в стране центр химической промышленности Людвигсхафен и старый университетский
город Гейдельберг. Штутгарт ? столица земли Баден-Вюртемберг ?
доминирует еще в одной городской агломерации в долине Неккара. Далее на юго-восток расположен Мюнхен ? третий по численности населения город Германии и столица Баварии. Вне главной
полосы расселения важными городскими ареалами являются агломерации вокруг Гамбурга, Бремена, Ганновера, Нюрнберга, а также конурбация Саарланд.
В Японии наиболее значительна Токийская конурбация. Максимальной численности население самого города достигло к
1965 г., затем оно начало уменьшаться, в то время как население
агломерации в целом росло до середины 1980-х годов, а население
пригородов растет и в настоящее время. Еще в 1965 г. 60 % населения агломерации жило не дальше 20 км от центра Токио, 30 % ?
на расстоянии 20?40 км, а 10 % ? дальше 40 км. В середине
1980-х годов в первых двух зонах проживало примерно по 40 % населения, а в третьей ? 20 %.
В России также существует несколько конурбаций. Основная
из них ? Московская, включающая несколько средних и малых
городов (Химки, Мытищи, Красногорск, Балашиха, Одинцово и
др.), поселков, расположенных близ центрального города Москвы. В Ростовскую конурбацию входят: Ростов-на-Дону, Таганрог, Новочеркасск, Азов. Кроме того, в качестве подчиненных
городов-спутников Ростова-на-Дону в конурбацию включены
Аксай и Батайск. Эти города с отчетливо выраженными особенностями в историческом развитии, изломах судьбы, функциональной структуре, микрогеографическом положении составляют целостное урбанистическое образование с тесными внутренними связями.
Мегалополис ? очень крупная городская агломерация, включающая многочисленные жилые поселения, т. е. функциональное
соединение ряда городских агломераций. Мегалополисы по сравнению с конурбациями характеризуют качественно иной пространственный уровень развития урбанизации. Занимая огромные
площади, они не представляют собой территории сплошной за20
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Рис. 3. Схемы мегалополисов Европы и Америки:
А ? Мидленд в Англии; Б ? Рейнский в Германии; В ? Босваш в США; Г ? Рандштад в Нидерландах (линиями показаны транспортные пути, точками и прямоугольниками ? населенные пункты)
стройки. Под городскими видами пользования землей занято от 1/5
до 1/4 их территории. Однако естественные ландшафты, сельскохозяйственные площади, рекреационные зоны дробятся на мелкие участки городскими видами землепользования и не могут
быть сохранены в длительной перспективе. Таким образом, основными чертами мегалополиса являются: линейный характер за21
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
стройки, вытянутой в основном вдоль транспортных магистралей;
общая полицентрическая структура, обусловленная взаимодействием относительно близко расположенных друг к другу крупных
городов; нарушение экологического равновесия между деятельностью человека и природной средой.
В результате пространственного разрастания соседние, близко
расположенные агломерации сливаются и превращаются в обширные по территории урбанизированные образования. В регионе Европейского экономического сообщества к 1990 г. фактически уже
сложилось два мегалополиса (рис. 3). Один из них ? Рейнский, в
состав которого входят агломерации Германии, другой ? Английский (Мидленд), включающий урбанизированные районы по
оси Лондон?Ливерпуль (Ливерпуль, Манчестер, Лидс, Бирмингем
и др.).
Идет процесс мегалополизации вдоль Средиземноморского побережья Франции и Италии и в Северной Европе (Рандштад,
включающий Амстердам, Роттердам, Гаагу, Гарлем, Утрехт, Лейден). На северо-востоке США существует гигантский мегалополис
Босваш. Он протянулся от Бостона до Вашингтона сплошной полосой и включает Нью-Йорк, Филадельфию, Балтимор и ряд других городов (см. рис. 3). Его примерные размеры: длина около
800 км и ширина 100?150 км. Этот мегалополис занимает 1,5 %
территории США, но в нем сосредоточено около 19 % всего населения и производят 1/4 всей продукции страны.
Контрольные вопросы и задания
1. Как и где возникали города? 2. Что такое город и его планировочный каркас? 3. Какие планировочные структуры городов вы знаете? Приведите примеры.
4. Какими путями образуется агломерация? 5. В чем различия мелагополисов и
конурбаций? Приведите примеры мегалополисов и конурбаций.
22
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Глава 2
АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ
НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ В ГОРОДАХ
?
2.1. ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
Обычно достаточно крупный город представляет собой своеобразный концентрат различных техногенных объектов. Часто промышленные предприятия городов находятся недалеко от населенного пункта или в непосредственной близости от него. Несмотря
на специальные санитарно-защитные зоны (см. раздел 3.8), многие
предприятия становятся центрами выбросов самых разных веществ в окружающую среду. Однако по характеру и масштабам
воздействия они существенно различаются. Ниже мы рассмотрим
лишь некоторые из наиболее значимых отраслей промышленности, которые оказывают самое неблагоприятное воздействие на
урбосистему.
В разных городах промышленность неодинакова, что сказывается на количестве и качестве выбросов в окружающую среду. Для
примера в табл. 1 показано распределение предприятий Рязани по
относительному количеству выбросов. Очевидно, что основные
выбросы производят предприятия энергетического и нефтеперерабатывающего комплексов.
1. Перечень предприятий ? основных источников загрязнения атмосферы Рязани
Предприятие
ООО «Ново-Рязанская ТЭЦ»
ФЛ ОАО «Дягилевская ТЭЦ»
ОАО «Рязанский нефтеперерабатывающий завод»
ОАО «Виско-Р»
ОАО «Рязцветмет»
ОАО «Тяжпрессмаш»
ОАО «Рязанский станкостроительный завод»
ОАО «Рязанский завод автомобильной аппаратуры»
ЗАО «Рязанский завод
автоагрегатов»
Группа производства
Kоличество
выбросов, %
Теплоэнергетика
»
Нефтепереработка
30,0
3,4
60,4
Нефтехимия
Цветная металлургия
Металлообработка
и машиностроение
То же
1,74
1,8
0,5
»
0,01
»
0,25
0,1
23
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
В городских агломерациях западных штатов США основной
источник поступления взвешенных частиц в воздух ? производство строительных материалов (более 90 % выбросов). В Босваше
эта отрасль промышленности в совокупности с металлургическими заводами и транспортными предприятиями производит до 90?
96 % выбросов веществ в атмосферу.
Черная металлургия характеризуется очень высоким уровнем
концентрации. В России восемь крупнейших предприятий отрасли производят более 90 % чугуна и 80 % стали, что, естественно,
находит свое отражение и в высокой территориальной концентрации выбросов. Эта отрасль промышленности является крупнейшим потребителем водных ресурсов, значительная часть которых
впоследствии сбрасывается в водные источники. В стоках доминируют аммонийный азот, нитраты, фенолы. Ситуация осложняется использованием устаревших технологий и оборудования (по
данным на 2000 г., степень износа основных фондов в среднем по
отрасли достигла 53 %). Основным компонентом выбросов в атмосферу является оксид углерода; причем по данному загрязнителю черная металлургия занимает первое место среди всех отраслей
промышленности, давая 1/3 его суммарного количества при высокой доле (до 70 %) улавливания вредных выбросов.
В выбросах цветной металлургии 84 % приходится на сернистый ангидрид, что составляет практически половину количества
этого газа, выбрасываемого всей промышленностью. Кроме того,
в выбросах присутствуют полиметаллическая пыль, пары ртути,
соединения свинца, фенол и твердые вещества, состав которых зависит от конкретных технологий производства. В отходах алюминиевой промышленности содержатся фтор, соединения хрома,
бенз(а)пирен. Особенностями цветной металлургии являются высокая доля уловленных и обезвреженных выбросов и значительная
локализация выбросов.
Нефтедобывающая промышленность характеризуется наихудшими показателями улавливания и обезвреживания выбросов.
Это объясняется сильной рассредоточенностъю источников загрязнения. В компонентном составе выбросов преобладают оксид
углерода и углеводороды. Основными источниками загрязнения
на большинстве производств нефтехимической отрасли являются
процессы извлечения серы, регенерации катализаторов, горение
топлива в нагревателях и котельных установках, а также потери
углеводородов в системах сброса давления, в газовой арматуре.
Газообразные выбросы установок перегонки и крекинга нефти в
основном содержат углеводороды, оксид углерода, сероводород,
аммиак и оксиды азота. Часть этих веществ, которую удается собрать в газоуловителях перед выбросом в атмосферу, сжигается в
факелах, в результате чего появляются продукты неполного сгора24
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ния углеводородов, оксиды углерода, азота и диоксид серы. При
сжигании кислотных продуктов алкилирования может образовываться фтороводород, который также поступает в атмосферу. Имеют место неконтролируемые эмиссии, вызванные различными
утечками, недостатками в обслуживании оборудования, нарушениями технологического процесса, авариями, а также испарением
газообразных веществ из технологической системы водоснабжения и из сточных вод.
Разные предприятия машиностроительной отрасли выбрасывают в воздушный бассейн пыль различного химического и гранулометрического состава. Спутниками большинства машиностроительных заводов являются выбросы масляного и сварочного
аэрозолей, органических растворителей (бензол, толуол, ксилол,
ацетон), углеводородов (бензин, уайт-спирит), кислотных испарений гальванических ванн и др. При сварке выделяются оксиды
железа, цинка, марганца, кремния, меди, а также фториды металлов, озон, оксиды азота. Применяемые в производстве теплоизоляционные и звукопоглощающие материалы могут быть источниками асбестовой пыли.
В производстве строительных материалов наибольшее загрязнение дают те предприятия, где изготовляются и применяются
лаки и краски, содержащие большое количество растворителей.
Предприятия целлюлозно-бумажной отрасли ? одни из самых
мощных источников воздействия на гидросферу: они потребляют
огромное количество воды при незначительной возможности ее
экономии. При работе этих производств образуются различные
волокнистые твердые отходы: некондиционная древесная масса и
древесное волокно (спутанные, слипшиеся волокна), которые
нельзя использовать в бумажном производстве. Такие отходы частично утилизируются при изготовлении древесно-волокнистых
плит, однако это экологически необоснованно из-за использования
токсичных связующих (фенолформальдегидных смол). Часть отходов попадает в шламонакопители. В атмосферных выбросах
присутствуют в значительных количествах летучие органические
вещества, органическая пыль, диоксид серы, углеводороды и дурнопахнущие вещества (метантиол, диметилсульфид).
Таким образом, подведя некоторый итог, можно сказать, что
наиболее токсичные выбросы дают предприятия цветной металлургии, химической, нефтехимической и целлюлозно-бумажной
промышленности (табл. 2).
Основными загрязнителями воздушного бассейна городов являются диоксид серы, фторпроизводные оксиды азота и углерода,
озон, твердые частицы. Один из наиболее распространенных загрязнителей атмосферы ? диоксид серы. Токсичность этого вещества обусловлена его восстановительными свойствами. Произ25
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
2. Элементный и химический состав выбросов некоторых отраслей производства
Отрасль производства
Энергетика
Переработка
цветных металлов
Машиностроение
и металлообработка
Химическое
производство
Вид производства
Химические элементы
и соединения
Сжигание угля на ТЭЦ
B, Pb, Be, Li, Mo, Ge, V, Ni,
Cu, Zn, Ag, W
Сжигание мазута на ТЭЦ
V, Ni, Cr, Zn, Cu, Mo, Sn, Ag,
W, Pb
Производство аккумуляторов Sb, Ag, Bi, Pb, Ni, As, Cd, Sn,
Co, Cu, Zn, W, I
Кузнечно-прессовое произZn, W, Mn, Mo, Ni, Sn, Co, Pb
водство
Механическая переработка
W, Mo, Cr, Ni, Mn, V, Cu, Co,
черных металлов
Zn, Pb, Sn
Механическая переработка
Cu, Zn, Cr, Ni, W, Sn, Co, Mo,
цветных металлов
V, Pb
Производство химических
Ni, Cr, Zn, Cu, Mo, Sn, Pb, I,
веществ
SO2, H2S, NH2, углеводороды
Производство строительных Hg, Cd, Ag, Sb, Cu, Zn, Cr, Ni,
материалов
W, Sn, Co, Mo, V, Pb
Производство керамзита
Pb, W, Ag, Co, Zn, Cu, Bi, Mo,
Li, Ni, V, Cr
Производство огнеупорного Sb, Pb, Bi, V, Cu, Cr, Sn, B,
кирпича
Ga, Zn, Nb
водные фтора способны накапливаться в организме (в основном в
растениях). Озон является значимой составной частью автомобильного выброса. Он токсичен в концентрации 0,2 ?. Оксиды
азота токсичны в концентрации 3 ?. Максимальные концентрации оксидов азота в атмосфере некоторых городов нередко превышают 1 мг/м3, т. е. в 100 раз и более превосходят предельно допустимые концентрации (ПДК).
2.2. ЭНЕРГЕТИКА
Существование человеческого общества связано с поиском и
использованием все новых форм энергии. Энергетика в настоящее
время является динамически развивающейся и крупномасштабной отраслью производства. Электрическая энергия ? это практически основа современного общества, без которой трудно представить себе обыденную жизнь в городах. Подавляющее большинство машин и установок содержат электрические цепи, работа которых невозможна без электроэнергии. Последствия ее
отключения сравниваются во многих странах с катастрофой.
Вспомните отключения электричества из-за перегрузок на линиях
в 2005?2006 гг. на северо-востоке США, в Германии, во Франции
и в других странах. Они приводили к самым различным последствиям, в том числе и политического характера. Считается, что за26
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
пасов энергетических источников (угля, нефти, газа, сланцев) нам
хватит и на наступивший век. Однако сама энергетика приносит
немало проблем.
Воздействие на окружающую среду энергетических отраслей
промышленности проявляется в следующем:
1) тепловое загрязнение;
2) радиоактивное загрязнение;
3) электромагнитное загрязнение;
4) загрязнение ксенобиотиками;
5) отчуждение (изъятие) территорий для добычи топлива, размещения электростанций и линий электропередачи, для захоронения отходов;
6) затопление территорий;
7) наведенная сейсмичность (возникновение землетрясений
при создании энергоустановок).
Обычно все указанные типы воздействия «работают» в совокупности: все зависит от вида топлива и типа энергетической установки. Кратко остановимся на некоторых основных факторах
влияния энергетического комплекса.
Энергетика ответственна почти за половину всех оксидов азота, поступающих в атмосферу. Кроме того, при сжигании топлива в ТЭС в атмосферу поступают различные металлосодержащие
соединения. Особую опасность представляют продукты неполного сгорания топлива ? пирен, перилен, антрацен, бензантрен,
бенз(а)пирен и др. Они содержатся во всех нефтях, каменноугольных смолах, в продуктах переработки углей и сланца и опасны в
любом количестве. При сжигании каменного угля выделяется в
5?10 раз больше оксидов азота, чем при сжигании других видов
топлива; причем выброс при использовании каменного угля в
6 раз больше, чем при использовании бурого. Выброс твердых частиц при сжигании бурого угля почти в 2 раза превышает выброс
каменного угля, который, в свою очередь, в 2 раза больше выброса
мазута. В городских агломерациях США (особенно в Филадельфии, Детройте, Кливленде, Бостоне, Вашингтоне) около 80 % всех
выбросов взвешенных частиц поступает в воздух с ТЭС при сжигании битуминозного угля на промышленных предприятиях.
Наиболее опасными в составе выбросов являются оксиды ванадия, которые выделяются только при сжигании угля и мазута. Зола
после сжигания многих углей радиоактивна, и выбрасывание ее в
атмосферу приводит к рассеиванию радиоактивных элементов через трубы и к разносу радиоактивной пыли с золоотвалов. Особенности загрязнения атмосферы выбросами ТЭС, использующими
мазут, проявляются прежде всего в структуре выбросов: больше
всего образуется оксидов серы и азота, а выбросы твердых веществ
незначительны.
27
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Рассмотрим для примера структуру выбросов Читинской ТЭЦ-1,
работающей на буром угле Харанорского месторождения и мазуте
(М. Ц. Итигилова и др., 1998). Она входит в объединенную энергосистему Забайкалья и служит для покрытия электрических нагрузок Читинской и Бурятской энергосистем, потребностей в
энергии города Читы и снабжения паром промышленных предприятий. Для технологических нужд ТЭЦ использует воду из рядом расположенного озера Кенон. Золошлаковые отходы складируются в золоотвале, расположенном в естественной котловине
недалеко от станции. В табл. 3 приведено количество выбросов
этого энергетического комплекса.
3. Количество вредных выбросов Читинской ТЭЦ-1
Kоличество выбросов,
т/год
Вещество
Пыль
Сернистый ангидрид
Оксид углерода
Диоксид азота
Монооксид азота
Углеводороды
Фтористые соединения
Твердые отходы
Марганец
Хром
Цинк
Свинец
15930
18870
109
4225
679
33
0,005
393000
18,5
3,8
1,1
0,4
Помимо этих веществ при сжигании угля в атмосферу выбрасывается до 500 кг металлической ртути, выделяющейся при возгонке. Почвы близ станции практически полностью деградированы и загрязнены различными элементами (табл. 4).
4. Концентрации элементов в почвах близ Читинской ТЭЦ-1
Элемент
Содержание, мг/кг
Превышение ПДK,
число раз
Свинец
Ртуть
Хром
Бор
Никель
Кобальт
20?1000
0,08?0,93
30?500
10?300
10?50
10?20
1,0?50,0
0,04?0,5
0,3?5,0
0,5?15,0
0,1?0,5
1,1?3,4
Около 50 % территории станции имеет загрязнения допустимой категории (не выше 15 ед. суммарного показателя загрязне28
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ния), на 45 % их уровень превышает ПДК, а загрязнения на 5 %
территории относятся к категории опасных. Таким образом, воздействие энергетических объектов на окружающую среду комплексное и не ограничивается влиянием только на отдельные компоненты природы.
Первое место по токсичности среди серосодержащих загрязнений городского воздуха занимает сернистый ангидрид, образующийся при сжигании угля, мазута и газа. Ухудшает состояние городской атмосферы и сжигание низкокачественного угля. В Лондоне во времена королевы Елизаветы (середина XVI в.) было запрещено топить камины каменным углем, и за нарушение этого
запрета был даже казнен один человек. В городах Северо-Восточного Китая загрязнение атмосферы вследствие сжигания угля стало причиной высокой смертности горожан от рака легких, которая в этом районе в 4?7 раз выше, чем в среднем по стране. В индийском городе Калькутте около 60 % населения страдает от пневмонии, бронхита и других респираторных заболеваний, связанных
с загрязнением воздуха.
2.3. ТРАНСПОРТ
Наряду с промышленностью и энергетикой существенное воздействие на окружающую среду оказывает транспорт. Транспорт
всегда играл важную роль в жизни человечества, но особенно его
роль возросла в XX в. Теперь благодаря транспортному сообщению расстояние между любыми двумя точками земного шара
можно преодолеть всего за несколько часов.
Различают несколько основных видов транспорта: автомобильный, воздушный, железнодорожный, морской, речной, магистральный трубопроводный (нефтепроводы и газопроводы). В городах автотранспорт ? один из главных источников загрязнения атмосферы и почвенного покрова. Современный автомобиль для
сгорания 1 л бензина расходует около 200 л кислорода. Это больше объема кислорода, вдыхаемого человеком на протяжении суток. В среднем при пробеге 15 тыс. км за один год автомобиль
сжигает 1,5?2 т топлива и 20?30 т кислорода. В процессе функционирования транспорта в атмосферу попадает громадное количество пыли, токсичных веществ, содержащихся в отработавших газах; создаются высокие уровни шума; загрязняются почва,
водоемы в результате слива и пролива горючего и смазочных материалов; образуется много вредных для природной среды и человека веществ.
29
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
В отличие от стационарных источников загрязнение воздушного бассейна автотранспортом происходит на небольшой высоте и
практически всегда имеет локальный характер. Например, концентрации загрязнений, обусловленных 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 Воронеже удельный вклад транспорта в загрязнение атмосферы
города достигает 83 % и ежегодно продолжает нарастать. Суммарный объем выбросов загрязняющих веществ возрос в этом городе
за последние 5 лет на 20 %. В Рязани доля выбросов в атмосферу
от автотранспорта и стационарных источников постоянно смещается в сторону первого (рис. 4).
На рис. 4 показана общая тенденция в большинстве городов
России и мира. Объясняется она несколькими причинами: увеличением численности автомобильного парка; появлением все большего числа машин иностранного производства, которые не соответствуют современным экологическим требованиям в других
странах (прежде всего в европейских). Помимо указанных причин
немалое значение имеет планировка города. Многие российские
города, особенно старинные, которые создавались без учета городской сети и развитие дорог в которых происходило спонтанно,
имеют узкие улицы, что способствует увеличению выбросов от работающих двигателей.
В настоящее время в Москве вклад автотранспорта в загрязнение воздуха составляет 1,6 млн т вредных примесей в год: это
92,7 % общего объема выбросов; в Тюмени ? более 80 %; в Набережных Челнах и Рязани ? до 70 %. В табл. 5 показан вклад автомобилей в загрязнение воздушного бассейна некоторых городов
мира.
Рис. 4. Доля выбросов загрязняющих веществ стационарными и передвижными
источниками в атмосферу в Рязани за семилетний период
30
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
5. Вклад автомобильного транспорта в общее загрязнение атмосферы крупнейших
городов мира
Город
Мадрид
Стокгольм
Токио
Торонто
Лос-Анджелес
Нью-Йорк
Москва
Санкт-Петербург
Оксид углерода, %
Углеводороды, %
Оксиды азота, %
95
99
99
98
98
97
96,3
88,1
90
93
95
69
66
63
64,4
79,0
35
53
33
19
72
31
32,6
31,7
Крупные автомагистрали, пролегая через густонаселенные
микрорайоны, в большинстве случаев не только не соответствуют современным нормативам транспортной инфраструктуры в
городах, но и не в состоянии обеспечить достаточную пропускную способность и надежную защиту населения, проживающего
вблизи крупных автомагистралей, от выхлопных газов и шума. В
России положение в последние годы особенно обострилось в
связи с огромным числом личного автотранспорта и маршрутных
такси.
В целом выбросы автотранспорта значительно более токсичны,
чем выбросы, производимые стационарными источниками
(табл. 6, 7). Наряду с оксидом углерода, оксидами азота и сажей (у
дизельных автомашин) работающий автомобиль выделяет в окружающую среду более 200 веществ, обладающих токсическим действием.
6. Примерный состав отработавших газов карбюраторных и дизельных двигателей
Kомпоненты
Азот, % по объему
Кислород, % по объему
Пары воды, % по объему
Диоксид углерода, % по объему
Углеводороды, % по объему
Оксид углерода, % по объему
Оксиды азота, % по объему
Альдегиды, % по объему
Оксиды серы, мг/м3
Сажа, мг/м3
Бенз(а)пирен, мг/м3
Соединения свинца, мг/м3
Пределы концентраций компонентов
Бензиновые двигатели
Дизельные двигатели
74?77
0,2?8,0
3,0?13,5
5,0?12,0
0,01?3,0
0,1?10,0
0,05?0,6
0,0?0,2
0,0?0,003
0,0?100
0,0?25
0,0?60
76?78
2?18
0,5?10,0
1,0?12,0
0,01?0,5
0,01?0,3
0,005?0,2
0,0?0,05
0,0?0,015
0,0?20000
0,0?10,0
?
31
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
7. Выброс загрязняющих веществ при движении транспортных средств на скорости
45?60 км/ч
Тип транспорта
Легковой
Грузовой с бензиновым двигателем
Грузовой с дизельным двигателем
Автобус с бензиновым двигателем
Автобус с дизельным двигателем
Пробеговый выброс, г/км
CO
CH
NOx
Сажа
Pb
SO2
9,8
68,4
4,6
9,3
5,8
2,2
6,4
2,9
7,0
2,7
1,9
6,1
10,2
7,9
9,1
?
?
0,38
?
0,38
0,02
0,03
?
0,04
?
0,07
0,21
1,47
0,3
1,59
Среди токсических веществ следует выделить соединения тяжелых металлов и некоторые углеводороды, особенно бенз(а)пирен. Это полициклический ароматический углеводород; при
нормальных условиях ? кристаллический продукт, плохо растворимый в воде. Попадая в организм человека, он постепенно накапливается до критических концентраций и стимулирует образование злокачественных опухолей. Вместе с отработавшими газами
транспортных средств, снабженных двигателями внутреннего сгорания, в воду попадает большое количество вредных веществ:
твердых (сажа, соединения свинца) и газообразных (оксиды углерода, азота, серы, различные углеводороды, альдегиды). Большое
количество нефтепродуктов и различных вредных веществ может
попадать в водоемы вместе со сточными водами. Сажа ? твердый
продукт отработавших газов, состоящий в основном из частиц углерода; присутствие ее в воздухе создает неприятное ощущение
его загрязненности. Кроме того, сажа является адсорбентом канцерогенных веществ и способствует усилению влияния других
токсических компонентов, например сернистого ангидрида.
Один из основных элементов, попадающих в почву из-за автотранспорта, ? свинец. Наиболее токсичным соединением является тетраэтилсвинец, который используется в качестве добавки в
бензины. Это летучее соединение может попадать в организм при
дыхании; жидкий тетраэтилсвинец легко всасывается через кожу
или желудочно-кишечный тракт. В Москве отмечена положительная динамика загрязнения почв свинцом (табл. 8).
8. Среднее содержание свинца и характеристики его накопления в поверхностных
горизонтах почв различных функциональных зон Восточного округа Москвы
Функциональные зоны
Крупные автомагистрали и промзоны
Внутрирайонные улицы
Старые жилые кварталы
Новостройки
Рекреационная зона
Сельскохозяйственная зона
32
Среднее содержание свинца
в слое 0—30 см, мг/кг
1989 г.
2005 г.
49,0
17,7
53,0
11,7
18,7
37,4
151,0
29,6
120,0
16,5
29,5
80,8
Kоэффициент
накопления
к 2005 г.
3,1
1,7
2,3
1,4
1,6
2,2
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
В среднем за пятнадцатилетний период концентрация свинца в
почве увеличилась в 2,4 раза. Максимальные уровни отмечены для
крупных автомагистралей и промзон, минимальные ? для новостроек и рекреационной зоны. Концентрация его превышала
природный фон в целом в 4,0 раза в 1989 г. и в 9,5 раза в 2005 г.
Свинец действует на кроветворную и нервную системы, желудочно-кишечный тракт и почки. Включаясь в цепь биосинтеза гема и
сокращая период жизни эритроцитов, он вызывает анемию, энцефалопатию. Свинец снижает умственные способности, вызывает
гиперкинетические или агрессивные состояния, расстройства кишечника, диспепсию, колики, нефропатию.
Определенное негативное влияние оказывают выбросы автотранспортных предприятий. Одними из основных компонентов
их стоков являются нефтепродукты (отработавшие моторные,
трансмиссионные и индустриальные масла, консистентные смазки). Обычно источниками загрязнения нефтепродуктами могут
быть сточные воды от установок для наружной мойки автомобилей, а также сами автомобили при подтекании масла из агрегатов.
Вытекшие из автомобилей на открытых стоянках и разлившиеся
при заправке масла смываются с территории предприятий и попадают в почву с ливневыми водами. Осадки, накапливающиеся в
отстойниках моечных установок (песок, глина, ил, нефтепродукты), образуют вредную для окружающей среды массу.
К примеру, в Тюмени наибольшие концентрации нефтепродуктов обнаружены в пробах, отобранных на территориях вокруг
автозаправочной станции, гаражного массива, железнодорожного
депо; причем на трех последних территориях концентрации стабильно высокие. Почвы рекреационных зон этого города содержат незначительные концентрации нефтепродуктов (в среднем в
8?100 раз ниже, чем на территориях автопредприятий).
Электролит аккумуляторных батарей весьма вреден для окружающей среды. На дно аккумуляторных банок выпадают свинцовая пыль и кусочки свинцовых пластин. Этиленгликоль, входящий в состав антифризов, при нарушении правил их использования может попадать в почву и в сточные воды. Он ядовит, имеет
большую проникающую способность и при малейших щелях в системе охлаждения двигателей попадает в окружающую среду. Износ шин ведет к увеличению выбросов соединений кадмия, которые используются для стабилизации резины.
Однако загрязнением среды отрицательное влияние автомобильного транспорта не исчерпывается. Немаловажен тот факт,
что под автодороги занимают большие площади плодородной
почвы. В настоящее время земной шар покрыт густой сетью путей сообщения. Протяженность магистральных автомобильных
дорог мира с твердым покрытием превышает 11,5 млн км.
33
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Как уже говорилось, из всех видов транспорта наибольший
вклад в загрязнение окружающей среды вносит автомобильный.
Влияние других видов транспорта не так велико и проявляется в
местах сосредоточения его объектов. Однако постоянный рост
объемов перевозок воздушным и частично водным транспортом
ведет к усилению загрязнения атмосферы и гидросферы. Например, в среднем двигатель реактивного самолета, потребляя в течение одного часа 15 т топлива и 625 т воздуха, выбрасывает в атмосферу 46,8 т диоксида углерода, 18 т паров воды, 635 кг оксида углерода, 635 кг оксидов азота, 15 кг диоксида серы, 2,2 кг твердых
частиц. При этом средняя продолжительность пребывания этих
частиц в атмосфере составляет около двух лет. Наибольшее загрязнение окружающей среды имеет место в районе аэропортов. Кроме загрязнения происходит отчуждение территорий. Современным крупным аэропортам требуется не менее 25?50 км2 площади.
Например, аэропорт в Далласе (США) занимает 70 км2. Кроме
того, территория около 120 км2 в зоне современного аэропорта
становится непригодной для заселения по условиям безопасности
полетов и шума.
Влияние железнодорожного транспорта по сравнению с автомобильным существенно меньше. Это один из самых экономных
видов транспорта по расходу топлива на единицу работы. Помимо
этого, он более электрифицирован. Однако и у него есть определенные недостатки. Например, магистральная железнодорожная
линия в зависимости от категории требует в пределах перегонов
полосы отвода шириной 100?150 м. Крупные сортировочные
станции размещаются на площадках шириной в 300?500 м и длиной 4?6 км. Из пассажирских вагонов железнодорожного транспорта на каждый километр пути ежегодно выливается до 200 м3
сточных вод, выбрасывается до 12 т сухого мусора. При мытье
подвижного состава железнодорожного транспорта в почву и водоемы попадают вместе со сточными водами синтетические поверхностно-активные вещества, нефтепродукты, фенолы, кислоты, щелочи, органические и неорганические взвешенные вещества. В отдельных местах имеет место сильное загрязнение железнодорожных путей и прилегающих почв угольной и рудной
пылью, а также некоторыми другими веществами (солью, нефтепродуктами) в связи с их утечкой.
Речной транспорт оказывает вредное воздействие на состояние
водоемов вследствие их химического и биологического загрязнения. Химическое загрязнение происходит из-за разлива нефтепродуктов при авариях судов, из-за утечки нефтепродуктов в процессе бункеровки; при работах с агрессивными по отношению к
воде химическими и другими грузами. Биологическое загрязнение
водоемов имеет место вследствие стока фекальных, бытовых отра34
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ботавших вод, выбросов за борт судна остатков пищевых продуктов и т. д. К механическому загрязнению водоемов ведет также
эрозия берегов волнами от движения судов, изменение русла в
процессе добычи песчано-гравийной смеси и т. д.
Сильно загрязняется Мировой океан и морским транспортом.
Около 74 тыс. судов осуществляют перевозки по морям и океанам.
В результате эксплуатации морских судов в океан попадает более
1500 тыс. т нефти в год. До 350 тыс. т нефти ежегодно попадает в
океан в результате аварий судов, которые случаются все чаще и
чаще. Около 2/3 всех нефтяных загрязнений моря ? результат деятельности человека на суше (промышленные, городские стоки
и т. д.). Всего в океан ежегодно попадает свыше 6 млн т нефти, загрязняется более 72 млн км2 поверхности Мирового океана, т. е.
более 20 % его общей площади (1 т нефти загрязняет 12 км2 водной поверхности). При этом загрязнения концентрируются в основном у берегов.
Таким образом, можно выделить следующие отрицательные
факторы воздействия транспорта на природную среду:
1) использование больших территорий под различные транспортные сооружения (дороги, порты, станции и т. д.), т. е. отчуждение территорий; с целью экономии площадей сооружаются
многоэтажные и подземные гаражи и стоянки автомобилей (в Женеве, например, подземный гараж размещен даже под частью озера); строятся подземные железнодорожные вокзалы (например, в
Токио); во многих городах на эстакады подняты автомобильные и
железные дороги, а также линии метрополитена (на эстакаду поднята скоростная железная дорога между Токио и Осака);
2) уничтожение во многих случаях верхнего плодородного слоя
почвы (при строительстве автомобильных, железных дорог, прокладке трубопроводов); вытаптывание, внесение гравийных и других материалов в дорожное полотно; дополнительные потери земельных угодий связаны с усилением водной и ветровой эрозий в
районе транспортной коммуникации, созданием условий для геодинамических процессов;
3) загрязнение почвы ядовитыми компонентами отработавших
газов двигателей транспортных средств: соединениями свинца,
серы, золой, сажей, продуктами неполного окисления углеводородов (некоторые химические соединения, загрязняющие почву, являются канцерогенами);
4) загрязнение почвы непосредственно попадающими в нее
нефтепродуктами, маслами, различными отходами, мусором,
сточными водами;
5) покрытие больших площадей асфальтом, бетоном и т. п.: автомобильные дороги, аэропорты, вокзалы, различные транспортные сооружения требуют для своего размещения значительных
35
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
площадей, нередко в ущерб другим видам человеческой деятельности (на 1 км автомобильной дороги в зависимости от ее категории и ценности земельных угодий приходится отводить 2?7 га
территории);
6) транспорт ? один из крупнейших потребителей пресной
воды; большое количество воды используется всеми видами
транспорта для различных технологических и технических целей:
пар ? для турбин, вода ? для охлаждения двигателей, жидкости ? для мойки экипировки подвижного состава и прочих процессов.
2.4. ШУМОВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ
Серьезным фактором, ухудшающим жизненную среду большого города, является шум. В условиях производства он обусловлен
работой технологического оборудования и транспортных средств;
на улицах города ? городским транспортом и уличной толпой.
Биологическое понятие звука подразумевает колебания и волны, которые воспринимаются человеческим органом слуха, т. е. в
диапазоне от 15?20 Гц до 20 кГц. Физическое понятие звука объединяет как слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред
(условно от 0 до 1013 Гц). Колебания с частотами менее 20 Гц называются инфразвуком, нижний предел частот которого не ограничен. В окружающей среде встречаются инфразвуковые колебания с частотами в тысячные доли Гц. Колебания упругих сред с
частотами более 20 кГц называют ультразвуком, который также не
вызывает слуховых ощущений. В диапазоне частот 109?1013 Гц
находятся колебания, называемые гиперзвуком.
Инфразвуковые колебания распространяются в городах на довольно большие расстояния. На территории жилой застройки в
случае постоянного инфразвука уровни звукового давления достигают 90 дБ с частотами 2; 4; 8; 16; 31,5 Гц. Техногенными источниками инфразвука периодического характера являются поршневые
двигатели и насосы; кратковременные инфразвуковые поля возникают при взрывных работах, выстрелах, при преодолении самолетом звукового барьера (реактивные самолеты; частота около
20 Гц; уровень снаружи до 130 дБ). Данный фактор воздействия
особенно актуален для центров добывающей промышленности и
крупных городов, имеющих от одного до четырех аэропортов.
Шумовое загрязнение в городах практически всегда имеет локальный характер и преимущественно связано с работой транспорта ? городского, железнодорожного и авиационного. Уже сейчас на главных магистралях крупных городов уровень шумов превышает 90 дБ и имеет тенденцию к усилению ежегодно на 0,5 дБ,
что представляет наибольшую опасность для окружающей среды в
36
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
районах оживленных транспортных магистралей. В городах на
долю транспорта, и в первую очередь автомобильного, приходится подавляющая (до 70?90 %) часть шумового загрязнения окружающей среды. Данная проблема мало исследована, однако несомненно, что ее значение будет возрастать. При свободной застройке транспортный шум проникает на большие расстояния
(до 200?250 м), создавая равномерный довольно высокий акустический фон на жилой территории: в дневное время ? 57?60, в
ночное ? 50 дБ.
Нормативы уровня шумов для помещений жилых и общественных зданий, территорий микрорайонов, мест отдыха устанавливаются в соответствии с санитарными нормами допустимого шума
(табл. 9).
9. Допустимые уровни шума на территориях различного хозяйственного назначения
Наименование территории
Селитебная зона
Реконструируемая жилая застройка
Территория жилой застройки вблизи
аэропортов и аэродромов
Зона массового отдыха и туризма
Санитарно-курортная зона
Заповедники и заказники
Эквивалентный уровень шума, дБ
с 7 до 23 ч
с 23 до 7 ч
55
60
65
45
50
55
50
40?45
До 25
30?35
30?35
До 20
Допустимый шум уличного движения у стен домов не должен
превышать днем 50 дБ, ночью 40 дБ, а общий уровень шума в жилых помещениях 40 дБ днем и 30 дБ ночью.
Практически для всех крупных городов России составлены
карты интенсивности шума, отражающие характер воздействия
акустических полей на население. Уровни шума в районах жилой
застройки городов изменяются от 50 до 85 дБ. В Москве в зонах
повышенного уровня шума, создаваемого транспортом, проживает более 3 млн человек. За последние годы уровень шума на основных магистралях города вырос на 5 дБ и составляет 78?82 дБ.
Ширина зон акустического дискомфорта в некоторых случаях в
дневные часы может достигать 700?900 м в зависимости от типа
прилегающей застройки. В Санкт-Петербурге на отдельных магистралях уровни звука достигают 75?85 дБ, в Перми ? 46?78 дБ
(экв??валентная норма в жилой застройке 45?55 дБ). Средние эквивалентные уровни шума на основных транспортных магистралях этих городов в 58?65 % случаев превышали установленные
предельно допустимые нормативы. Уровень шума в городе Жуковском (Московская область) во многих микрорайонах был на
уровне максимально допустимого воздействия.
37
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Многочисленные опыты показали, что повышенный шум неблагоприятно влияет на развитие растений и определенным образом воздействует на организм животных и человека (табл. 10).
10. Реакция человека на шумы различной интенсивности
Источник воздействия
Уровень
шума, дБ
Шум листвы, прибоя
Звуки в квартире, классе
Шум внутри здания, расположенного на магистрали
Телевизор
Поезд (метро и железная дорога),
кричащий человек
Дизельный грузовик, мотоцикл
Реактивный самолет на высоте
300 м
20
40
60
Шум на текстильной фабрике
Звук плейера
110
114
Ткацкий станок, отбойный
молоток
Реактивный двигатель при взлете
самолета
Шум на дискотеке
120
70
80
90
95
Реакция
Успокоение
Норма
Раздражение, утомляемость, головная боль
То же
»
»
Постепенное ослабление слуха,
нервно-психический стресс (угнетенность, возбужденность, агрессивность), язвенная болезнь, гипертония
То же
Звуковое «опьянение» ? наподобие алкогольного, нарушение сна
и психического здоровья, глухота
То же
140?150
»
175
»
Особую опасность представляет постоянное прослушивание
плейеров и посещение дискотеки для подростков. Скандинавские
ученые пришли к выводу, что каждый пятый подросток плохо
слышит. Причинами этого являются злоупотребление переносными плейерами и шумы на дискотеках. Обычный уровень шума на
дискотеке составляет от 80 до 100 дБ, что сравнимо с уровнем интенсивного уличного движения или стартующего реактивного самолета. Сила звука плейера достигает 100?114 дБ (уровень работы
отбойного молотка). Французские специалисты считают, что нарушения слуха в век плейера активно распространяются среди молодых людей и после плейера эти люди вынуждены будут перейти
к слуховым аппаратам. Даже низкий уровень громкости мешает
концентрации внимания при умственной работе.
Шум, даже когда он невелик, создает значительную нагрузку на
нервную систему человека, оказывая на него психологическое
воздействие. Особенно часто это наблюдается у людей, занятых
умственной деятельностью. Слабый шум по-разному влияет на
38
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
людей. Причиной этого могут быть: возраст, состояние здоровья,
вид труда. Реакция на шум зависит также и от индивидуального
отношения к нему. Например, шум, производимый самим человеком, не беспокоит его, в то время как небольшой посторонний
шум может вызвать сильный раздражающий эффект. Как показывают исследования медиков, повышенный уровень шума способствует развитию нервно-психических заболеваний и гипертонической болезни. Шумы высоких уровней могут явиться хорошей
почвой для развития стойкой бессонницы, неврозов и атеросклероза. В то же время шумы природного происхождения (шум морского прибоя, листвы, дождя, журчание ручья и др.) благотворно
влияют на человеческий организм, успокаивают его, навевают целительный сон.
В России действию повышенного шума подвергается не менее
35 млн человек. От 25 до 35 % населения больших и средних городов живет в условиях повышенного шума, уровень которого превышает допустимые для жилой застройки нормы. Отсутствие необходимой тишины, особенно в ночное время, приводит к преждевременной усталости. Под воздействием шума от 85 до 90 дБ
снижается слуховая чувствительность на высоких частотах. Акустические раздражения способны накапливаться в организме, все
сильнее угнетая нервную систему. Реакция на шум нередко выражается в повышенной возбудимости и раздражительности, охватывающих всю сферу чувственных восприятий. Люди, подвергающиеся постоянному воздействию шума, часто становятся трудными в общении.
Слух постоянно подвергается раздражению, так как не обладает
защитными приспособлениями. Под влиянием сильного шума,
особенно высокочастотного, в органе слуха происходят необратимые изменения. При высоких уровнях шума слуховая чувствительность падает уже через 1?2 года, при средних обнаруживается гораздо позже, через 5?10 лет, т. е. ухудшение слуха происходит постепенно, поэтому особенно важно заранее принимать соответствующие меры защиты от шума.
Борьба с шумом в центральных районах городов затрудняется
плотностью сложившейся застройки, из-за которой невозможны
строительство шумозащитных экранов, расширение магистралей
и высадка деревьев, снижающих на дорогах уровень шума. Таким
образом, наиболее перспективными решениями этой проблемы
являются снижение собственных шумов транспортных средств
(особенно трамвая) и использование в зданиях, выходящих на
наиболее оживленные магистрали, новых шумопоглощающих материалов, вертикального озеленения домов и тройного остекления
окон (с одновременным применением принудительной вентиляции).
39
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
В Европейском сообществе разработана и осуществляется программа, цель которой ? составить карту-схему шумового загрязнения в городах и проанализизировать влияние шума на жителей
и сами города. На карту должны быть нанесены все города Евросоюза с населением более 250 тыс. жителей, а также поселения
вокруг автомагистральных развязок, железнодорожных станций и
аэропортов. После завершения этой программы в 2008 г. будет
введено более строгое законодательство по ограничению уровней
шума.
2.5. ВИДЕОЗАГРЯЗНЕНИЕ
Зрительное загрязнение (видеозагрязнение) охватывает визуальную среду ? архитектуру, цветовую гамму зданий, ландшафты,
озеленение, рекламу, витрины, чистоту улиц, лозунги и т. п. Урбанизация внесла существенные изменения в постоянную видимую
среду человека. Это касается как цветовой гаммы, так и структуры
окружающего пространства. Так, если у человека средней полосы
в поле зрения преобладает зелень, то в городских условиях господствует темно-серый цвет. В естественной среде плоских поверхностей немного, а в городе они составляют основную массу (стены,
дороги, тротуары и т. п.). С каждым годом число больших поверхностей возрастает; к стенам огромных размеров прибавляются поверхности из стекла таких же площадей. Имеются и различия в
наборе линий и углов: в городе люди их видят гораздо больше, чем
в сельской местности. Кроме того, в естественной обстановке наблюдается большое разнообразие толстых и тонких линий, углов,
которые находятся в постоянном движении. В городе же большинство объектов статичны.
Естественная среда (поля, луга, леса, водоемы) для человека,
точнее для его глаз, более адекватная, так как он эволюционировал и приспособился именно к ней. В городской среде человек
оказался относительно недавно, и приспособиться наши основные механизмы восприятия за столь короткий промежуток времени попросту не могли. Известно, что при длительном пребывании
человека в однообразной, бедной зрительными элементами среде
наступает нарушение движения глаз, ухудшается самочувствие и
возникает ощущение дискомфорта.
Таким образом, постоянное видимое поле, его насыщенность
зрительными элементами, как и другие факторы городской среды,
оказывают воздействие на человека. В настоящее время многие
города стали более многокрасочными, но проблема видеозагрязнения осталась. В городе появилось много новых однотипных и
даже вызывающе одинаковых новостроек, малопривлекательных
40
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
сооружений, раздражающих глаз, особенно в так называемых
спальных районах.
Отдельную и особую опасность представляют мелькания изображения в музыкальных и рекламных клипах на маленьких и
больших экранах (которых становится в городах все больше). В
1997 г. 700 японских детей были доставлены в больницу для лечения симптомов, похожих на приступ эпилепсии. Незадолго до
приступа дети смотрели мультфильм. Причиной расстройства здоровья детей стало мелькание изображения по всему телевизионному экрану с частотой 10?30 Гц. Выяснилось, что колебания яркости экрана в этом диапазоне частот попадают в резонанс с собственной частотой биоритмов нейронов головного мозга. Были
проведены следующие опыты: дети в возрасте от 10 до 14 лет сначала смотрели от 0,5 до 2 ч различные телевизионные программы,
а потом подверглись тестированию психологов. Оказалось, что
время восстановления обычной скорости усвоения материала составляло всего 20 мин после просмотра получасового фрагмента
боевика и более 2 ч после просмотра такой же по длительности
программы музыкальных клипов.
Проблема неконтролируемого воздействия телевизионного
изображения на человека, на его зрительный аппарат и мозг настолько реальна, что в последнее время ученые развивают такую
новую дисциплину, как телевизионная экология.
2.6. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ
Электромагнитные поля (ЭМП) ? все возрастающий фактор
антропогенного воздействия. Появился даже новый термин «электросмог». Из-за высокой концентрации объектов инфраструктуры
крупные города сильно подвержены электромагнитному загрязнению, которое возникает вблизи линий электропередачи, стационарных и мобильных средств связи, промышленных объектов. Эти
источники занимают большие по площади территории. Например, протяженность линий электропередачи (ЛЭП) мощностью
6?1150 кВт в нашей стране в настоящее время составляет более
4,5 млн км. Уровень полей, создаваемых этими источниками, превышает максимальный фоновый природный уровень в 200?
30 000 раз. В табл. 11 приведены источники электромагнитного
воздействия.
Под высоковольтными линиями электропередачи угнетается
рост проростков, развитие растений, нарушается азотфиксация,
снижается нитрогеназная активность почвенной ризосферы
(А. В. Турагова и др., 2002; Г. В. Шляхтин и др., 2003).
41
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
11. Источники электромагнитного воздействия и их характеристики
Источники
Воздушные высоковольтные линии электропередачи
Электрораспределительные подстанции
Безопасный уровень излучения для полей промышленных частот (50 Гц)
Безопасный уровень излучения для полей в радиочастотном диапазоне (0,06?300 ГГц)
Естественное электромагнитное поле Земли
Напряженность поля вблизи
поверхности земли, В/м
5500?2500
6000?2500
5000
20?5
10?5?10?6
Вдоль высоковольтных линий устанавливаются санитарно-защитные зоны, в пределах которых запрещается строить жилые и
общественные здания. Границы таких зон вдоль линии с горизонтальным расположением проводов по обе стороны от нее устанавливаются на следующих расстояниях от проекции на землю:
330 кВ ? 20 м; 500 кВ ? 30 м; 650 кВ ? 40 м; 1150 кВ ? 55 м.
В настоящее время во всем мире в диапазоне 3?30 МГц работает более 2 млн передатчиков, из которых более 2 тыс. имеют
мощность 100 кВт и выше. Прирост числа передающих устройств
в этом диапазоне (по данным Международного комитета по радиочастотам) составляет более 20 тыс. единиц ежегодно, несмотря
на перегрузку и возрастающий уровень помех. В городах значительное число людей пользуются сотовой связью. Для них риск
получить опухоль головного мозга вдвое выше по сравнению с
теми, кто пользуется обычным телефоном. Установлено, что сотовые телефоны при выходной мощности 1,0?1,5 Вт являются мощными источниками высокоинтенсивного СВЧ-излучения с уровнем 2,5?16,5 Вт/м2, что в 2,5?16,5 раза превышает допустимую
норму.
Источниками опасных магнитных полей в квартирах являются
все сильноточные приборы: грили, утюги, вытяжки, холодильники, телевизоры, компьютеры и блоки питания, общий силовой кабель подъезда или лифта. Пальма первенства в списке опасных
приборов принадлежит электроплите и микроволновой печи. Высокие значения магнитного поля регистрируют также у посудомоечных и стиральных машин с сушкой белья. Измерения показали,
что из-за силовых кабелей и распределительных щитов в некоторых комнатах от 60 до 90 % площади имеют уровень магнитного
поля, превышающий норму. Эти зоны не рекомендуется использовать для сна и отдыха, размещения детей.
Главную опасность для пользователей компьютеров представляют электромагнитное излучение монитора в диапазоне частот от
20 Гц до 300 МГц и статический электрический заряд на экране.
Уровень этих полей в зоне размещения пользователя обычно пре42
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
вышает биологически опасный уровень. Электромагнитное излучение распространяется во всех направлениях и оказывает воздействие не только на пользователя, но и на окружающих (до 5 м от
монитора). При работе на компьютере человек имеет дело с активной зрительной нагрузкой, постоянно сосредоточен. Глаза человека, сидящего за компьютером, должны перефокусироваться
15?20 тыс. раз в течение рабочего дня. В некоторых странах приняты самые жесткие нормы работы с ПЭВМ: например, в Японии
рекомендуется для детей и молодежи примерно 20 мин 2 раза в
неделю.
Процессы взаимодействия ЭМП с живым организмом происходят на клеточном уровне и в настоящее время в полной мере не
исследованы. Известно, что они ухудшают работу клеточных и
молекулярных биологических структур, под их влиянием может
развиться даже катаракта хрусталика глаза. Взаимодействие ЭМП
с биологическими объектами определяется параметрами излучения (частотой, длиной, поляризацией волны и др.) и свойствами
самого объекта как среды распространения ЭМП (электрической
проводимостью, длиной электромагнитной волны в ткани, диэлектрической проницаемостью и др.) (Ю. И. Куклев, 2001). В
табл. 12 приведены виды воздействия электромагнитного излучения на человеческий организм.
12. Воздействие на организм человека электромагнитного излучения различных
частот
Частота, Гц
0,02
0,6
1?3 (д-ритм мозга)
5?7 (и-ритм мозга)
12?31 (г-ритм мозга)
1000?12000
40?70
Около 400
Воздействие на организм
Увеличение времени реакции на возбуждение
Стойкое психическое торможение
Стресс
Умственное утомление, стресс, отрицательное эмоциональное возбуждение
Умственное утомление, усиление стресса
Снижение аудиоактивности и слухового восприятия
в целом
Ухудшение обменных процессов (при высокой напряженности поля), индивидуальные физиологические
изменения, беспокойство
Возможны функциональные нарушения
Результатом продолжительного воздействия даже относительно
слабого ЭМП могут быть раковые заболевания, изменение поведения, склонность к развитию стрессов, бессонница, потеря памяти, болезни Паркинсона и Альцгеймера, бронхит, астма, угнетение половой функции, аритмия, мигрень, хроническая усталость
и многое другое, включая повышение уровня самоубийств в крупных городах. Установлено, что воздействие ЭМП негативно ска43
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
зывается на кровообращении головного мозга. По некоторым данным, значительная часть случаев инфаркта миокарда в крупных
городах вызвана скачками мощных низкочастотных техногенных
электромагнитных полей. Описаны состояния повышенной чувствительности человека к электромагнитному загрязнению и кумуляции электромагнитного загрязнения. Особое место занимает
опасность воздействия ЭМП на развитие эмбриона в утробе матери и на детей, а также на людей, подверженных аллергическим заболеваниям, поскольку они обладают исключительно высокой
чувствительностью к ЭМП. Постоянное нахождение людей в условиях низкочастотного магнитного поля приводит к астении, меланхолии, появлению депрессии и раздражительности.
К сожалению, во многих городах этот параметр загрязнения
практически не изучается. Например, уровень электромагнитного
излучения на территории жилых районов Перми в 1999 г. находился в допустимых пределах и составил от 0,5 до 3,0 В/м в высокочастотном диапазоне, увеличиваясь на границах санитарно-защитных зон радиотехнических объектов до 7,0?9,5 В/м. Хотя
электромагнитное излучение во многих крупных городах невелико, с каждым годом увеличивается число его источников. Особенно большое значение здесь приобретают базовые станции мобильной связи.
Фиксируемый уровень физического загрязнения зависит от высоты, качества замеров, проработанности нормативов, диапазонов
замеров, доверительного интервала погрешности и требует более
тонких методических инструментов для введения в комплексный
индекс состояния. Особую проблему представляет контроль физических параметров в квартирах жителей. Поэтому и поиск зависимости между физическими параметрами и уровнем заболеваемости возможен пока лишь при учете структуры заболеваемости, как
было сделано для радиоактивного загрязнения.
2.7. ВИБРАЦИОННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ
Помимо электромагнитного излучения городскую среду насыщают и другие техногенные физические поля. Вибрационные
поля на урбанизированных территориях формируются в результате работы различного оборудования предприятий города, автомобильного и рельсового транспорта (табл. 13).
Основная часть колебаний перемещается в пределах верхней
грунтовой толщи (10?15 м), поэтому все коммуникации, фундаменты зданий, большинство подземных сооружений оказываются
подверженными вибрационным колебаниям. Воздействие вибрации на грунтовые толщи может привести к изменению рельефа,
44
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
13. Источники вибрационных полей и их характеристики
Источники
Скорость вибрации, мм/с
Рельсовый транспорт
Промышленные установки
Строительная техника
Автомобильный транспорт
Дневной фон в городе
Ночной фон в городе
Уровень микросейсм в несейсмичных районах
Безопасный геологический уровень
Безопасный физиологический уровень
160?0,3
5?0,5
1,6?0,002
0,07?0,005
0,02?0,006
0,01?0,003
< 0,5
0,225
0,12
ухудшению механической устойчивости пород, уменьшению сопротивления массива (фундамента) действию внешних нагрузок,
снижению прочностных характеристик пород, активации экзогенных геологических процессов. При длительном воздействии возникает явление «усталости» грунтов, материалов конструкций. По
этой причине даже относительно слабые вибрации впоследствии
могут привести к очень серьезным авариям.
Причина происходящих в толще почвы трансформаций ? изменение напряженности состояния грунтов. При увеличении скорости вибрации от 20 до 160 мм/с (как при сильном землетрясении) напряжение увеличивается в 5 раз. Обычно такие скорости
маловероятны, но при вибрациях 0,4?1,2 мм/с происходит осадка
фундаментов зданий, возникают легкие повреждения в старых
зданиях, а при скорости 5?8 мм/с возможны и более серьезные
повреждения.
Вибрация технологического оборудования промышленных
предприятий города воздействует в первую очередь на рабочих,
обслуживающих это оборудование, и характеризуется сравнительно высоким уровнем. Вибрационные поля оказывают вредное воздействие на население в диапазоне частот от 1 до 100 Гц. В зависимости от продолжительности воздействия вибрации, частоты и
силы колебаний у человека возникает ощущение сотрясения, а
при длительном воздействии происходят более радикальные изменения в организме (табл. 14).
14. Биологическое действие вибрации
Диапазон частот
До 15 Гц
До 25 Гц
От 50 до 250 Гц
Биологическое действие
Нарушение вестибулярного аппарата, смещение органов
Изменения опорно-двигательного аппарата
Изменения в сердечно-сосудистой и нервной системах, появление вибрационной болезни (боли в суставах, судороги,
чувствительность к охлаждению)
45
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
В настоящее время более 60 % жителей в городах России подвергаются неблагоприятному влиянию вибрационных факторов.
Длительное воздействие даже небольших вибраций на человека во
время ночного отдыха вызывает у него неадекватную реакцию и
приводит к бессоннице и другим нарушениям здоровья. Особенно
неблагоприятно на человека во время отдыха воздействуют непостоянные вибрации.
2.8. ЭЛЕКТРОКОРРОЗИОННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ
Рост потребления электроэнергии в городах сопровождается
значительными ее утечками в грунт и возникновением так называемых блуждающих полей. Они вызывают электрокоррозию, которую нельзя не учитывать на урбанизированных территориях.
Источников блуждающих полей немного (табл. 15); основным из
них является электрифицированный транспорт, работающий на
постоянном токе.
15. Источники электрокоррозионного воздействия и их характеристики
Источники
Напряженность поля блуждающих
токов, мВ/м
Электрифицированный рельсовый транспорт
Станции катодной противокоррозионной защиты
Естественное электрическое поле
1600?300
250?60
10?5
Коррозионные повреждения подземных коммуникаций приводят к обводнению грунтовой толщи и, как следствие, к подтоплению значительных территорий. Нередко это сопровождается
оползневыми явлениями. Коррозионные воздействия поля блуждающих токов зависят от состава грунта и его влажности. Наибольшая коррозионная активность характерна для неоднородных
по составу техногенных грунтов. Обычно верхние слои городской
почвы представлены именно этими грунтами. Кроме того, на распределении тока сказывается удельная величина сопротивления
отдельных слоев грунтовой толщи.
Напряженность поля, создаваемого блуждающими токами, составляет от 0,001 до 0,3?1,6 В/м в зависимости от источника и
расстояния до него. Обычно электрическое поле заметно на расстоянии 0,1?10 км от создающего его источника. Однако наибольший эффект проявляется в зонах до десятка метров. Зона же
потенциальной опасности еще шире ? 1?2 км. За пределами этой
зоны поле еще заметно, но его коррозионное воздействие значительно снижается.
Блуждающие токи ускоряют электрокоррозию металлов в 5?
10 раз и более. В Москве примерно треть повреждений подземных
46
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
труб связана с этим явлением. Существенное влияние на активизацию коррозионных процессов оказывают также микроорганизмы в зоне аэрации.
2.9. УРОВНИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
НА БИОТУ
Формы антропогенного влияния на природные сообщества, а в
их составе и на животных весьма разнообразны и прослеживаются
на всех уровнях организации биосферы. Чаще всего наибольшее
внимание обращается на прямое истребление ряда видов и снижение численности, жизнестойкости, а подчас и на полную гибель
отдельных популяций в городских экосистемах. Решение этой
проблемы основывается не только на технологических принципах
(создание различного рода очистных сооружений, безотходных
технологий и др.), но и на изучении механизмов адаптации и саморегуляции на самых различных уровнях.
2.9.1. СУБКЛЕТОЧНЫЙ И КЛЕТОЧНЫЙ УРОВНИ
Рассмотрим несколько примеров воздействия загрязнителей на
растения. В растение загрязняющее вещество первоначально поступает через устьица. Диоксид серы прежде всего воздействует на
клетки, которые регулируют открывание этих отверстий. Степень
их открывания и факторы, влияющие на нее, в начальный период
являются основными параметрами, определяющими интенсивность воздействия загрязнителей. Даже при очень малых концентрациях диоксид серы способен оказывать стимулирующее действие, в результате которого при достаточно высокой относительной влажности устьица остаются постоянно открытыми. В то же
время при высоких концентрациях диоксида углерода устьица
закрываются.
Попав в межклеточные пространства листа, загрязняющее вещество вступает в контакт с окружающей клетку мембраной. При
нарушении ее целостности нарушается баланс питательных веществ и процесс поступления ионов. Присутствие SO2 может влиять и на усвояемость серы.
Возможна также дезактивация ряда ферментов. Например,
сульфиты дезактивируют некоторые ферменты, блокируя активные центры и препятствуя протеканию основной химической реакции; это явление известно как конкурентное ингибирование.
Диоксид серы препятствует фиксации диоксида углерода в процессе фотосинтеза.
47
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Последствия воздействия фторпроизводных на процессы обмена в клетке в общих чертах схожи с воздействием диоксида серы,
хотя их механизмы различаются. Фториды содержатся во всех растительных тканях, однако их избыток может оказывать токсическое действие. Большинство растений способно накапливать в листьях фториды без каких-либо отрицательных последствий. Некоторые виды, например чай и камелия, могут накапливать фториды в листьях в больших концентрациях. Однако при очень
высоких концентрациях могут происходить изменения в процессах обмена веществ и в структуре клетки. Гранулирование, плазмолиз и сплющивание хлоропластов являются их первыми симптомами, которые можно наблюдать под микроскопом. В сосновых иглах наблюдается гипертрофия питающих клеток флоэмы и
передающей ткани; аналогичные симптомы наблюдаются и в
других стрессовых ситуациях, например при увядании и при засыхании.
Фториды воздействуют на целый ряд ферментов и обменных
процессов. В растениях, окуренных парами HF, могут наблюдаться изменения в содержании органических кислот, аминокислот,
свободных сахаров, крахмала и других полисахаридов; эти изменения происходят до проявления видимых симптомов.
Озон обладает очень высокой реакционной способностью. Он
сначала воздействует на растения на молекулярном уровне. И в
этом случае первичным объектом воздействия оказываются устьица листьев и мембраны. Озон способствует закрыванию устьиц,
однако степень воздействия сильно зависит от величины фоновой
концентрации озона до наступления интенсивного воздействия.
Устьица растений, выращивавшихся в профильтрованном воздухе, при действии значительных концентраций озона закрываются
с большей скоростью.
Первичные гистологические изменения, которые можно наблюдать визуально, происходят в хлоропластах, которые через короткое время гранулируют, разрываются и приобретают светло-зеленую окраску. Прежде всего воздействию подвергается строма; ее
гранулирование может быть связано с изменением состава ионов в
хлоропластах или с нарушением проницаемости мембран, обусловленным действием озона. Мембраны хлоропластов разрушаются, хлорофилл диспергируется в цитоплазме, повреждается оболочка ядра клетки, и происходит плазмолиз клетки. Разрыв клеточной оболочки и мембраны приводит к резкому изменению
нормальных процессов обмена, вызывая увеличение потерь воды
и нарушая баланс ионов. Установлено, что озон способен модифицировать аминокислоты, изменять механизм процессов белкового обмена, воздействовать на состав ненасыщенных жирных
кислот. Кроме того, прослеживается очевидная связь между кон48
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
центрацией загрязнений, обладающих окислительными свойствами, и уменьшением содержания хлорофилла и некоторых растворимых белков. Озон оказывает также сильное ингибирующее действие на процесс фиксации диоксида углерода.
Вторичной реакцией растений на загрязнение является угнетение фотосинтеза. Например, на улицах Москвы у 20?25-летних
лип фотосинтез примерно вдвое слабее, чем у таких же деревьев в
пригородном парке. Из-за замедления процесса фотосинтеза у городских деревьев снижен ежегодный прирост побегов.
При действии ионов тяжелых металлов наряду со структурными и морфологическими изменениями клетки наблюдается подавление физиологических и биохимических процессов. Уже в ранних исследованиях выяснилось, что токсический эффект тяжелых
металлов связан в основном (а может быть, и полностью) с ингибированием многих ферментов. В настоящее время известно токсическое действие ионов на многие ферменты организмов. Подавляя активность ферментов, они влияют на физиологические функции организмов. Кадмий ингибирует дыхание, разобщая окислительное фосфорилирование в митохондриях или подавляя
способность использовать экзогенные источники энергии. Медь
вызывает потерю клетками калия. Токсичность ртути в некоторой
степени связана с ингибированием процессов катаболизма, что
проявляется в быстром подавлении дыхания; затем на 97 % снижается внутриклеточная концентрация АТФ. Цинк подавляет активный транспорт ионов в клетки. В ряде случаев обнаружен мутагенный эффект тяжелых металлов.
Тяжелые металлы также оказывают сильное ингибирующее
действие на макромолекулярные компоненты организмов. В относительно высоких концентрациях в среде (1 % и более) они действуют как общепротоплазматические яды, вызывая денатурацию
белков и инактивацию нуклеиновых кислот. Токсическое действие тяжелых металлов определяется их природой, формой соединения, специфической чувствительностью организмов разных
видов, значением рН среды. Их ингибирующий эффект, как правило, проявляется в полном подавлении роста и развития организмов. Иногда эти металлы репрессируют отдельные процессы в
клетке. Кадмий, ртуть и цинк сначала действуют на одно «узкое»
место в клетке, которым, скорее всего, является синтез белка.
Медь репрессирует синтез РНК и разрывает или инактивирует
другие необходимые организмам соединения. Ртуть влияет на
синтез ДНК в клетках, нарушает синтез белка. Цинк репрессирует
синтез РНК, причем подавляет и белковый синтез. Тяжелые металлы могут ингибировать синтез антибиотиков. Имеются данные
о нарушении биохимических и массообменных процессов между
организмом и средой под действием ионов меди.
49
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Аэрозольные противогололедные вещества, применяемые в
крупных городах, закупоривают устьица наружного слоя коры и
нарушают тем самым газообмен. Некоторые вещества могут вызывать ожоги растительной ткани хлором. В смыве с веток ближайших к дороге растений содержание натрия, хлора и кальция превышает фоновый уровень в 40?45 раз. По мере удаления от магистралей концентрации элементов снижаются, но даже в 60 м от
дороги превышают фоновые величины в 15 раз, а по натрию ?
даже в 30 раз.
2.9.2. ТКАНЕВЫЙ И ОРГАННЫЙ УРОВНИ
Длительное воздействие промышленных поллютантов на сосну
вызывает изменение в анатомическом строении хвои: истончение
кутикулы, уменьшение площади поперечного сечения хвои, формирование большего числа мелких устьиц, агглютинацию хлоропластов, разрушение клеточных стенок мезофилла и др. Изменение в структуре коры и древесины стебля выражается в снижении
прироста в толщину, формировании проводящих пучков с меньшим диаметром и более тонкой стенкой. В условиях промышленного загрязнения формируется древесина и кора с большим объемом смолоносной системы и меньшим содержанием запасных веществ.
Установлено, что натриевая проницаемость кожи остромордых
лягушек зон много- и малоэтажной застройки более чем вдвое
ниже, чем у животных лесопарковой зоны и загородной популяции (В. И. Вершинин, 1997). Проницаемость кожных покровов
снижалась обратно пропорционально градиенту загрязнения. С
ростом антропогенной нагрузки в черте Екатеринбурга на фоне
небольшого нейтрофильного гранулоцитоза, который характерен
при различных интоксикациях, увеличивается количество нейтрофильных миелоцитов, особенно в зоне малоэтажной застройки
(табл. 16).
16. Гематологические показатели (%) сеголеток остромордой лягушки в отдельных
районах Екатеринбурга
Показатели
Нейтрофильные
миелоциты
Эозинофилы
Гранулоциты
Лимфоциты
Предшественники
эритроцитов
50
Загородная зона Многоэтажная
(контроль)
застройка
Малоэтажная
застройка,
пустыри
Лесопарковая
зона
0,87
1,17
1,77
0,99
7,35
28,83
67,00
28,61
4,37
29,47
67,87
31,66
8,96
32,91
63,25
25,16
5,03
25,95
71,08
25,49
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Такую стимуляцию нейтрофильного гранулоцитоза рассматривают в качестве адаптационного механизма, повышающего защитную функцию крови, поскольку нейтрофилы ? активные
ферментообразователи и главные элементы в неспецифическом
иммунитете.
Изучение трех видов тлей показало, что в зависимости от влияния окружающей среды изменяется удельная активность ферментов малатдегидрогеназы, глютаматоксалоацетаттрансаминазы
и глутаматпируваттрансаминазы. При усилении антропогенной
нагрузки активность глютаматоксалоацетаттрансаминазы и глутаматпируваттрансаминазы возрастает, а у малатдегидрогеназы
она снижается.
Выяснено, что на последний фермент наибольшее ингибирующее действие оказывает диоксид серы, который уже при концентрации порядка 1 ммоль/л на 50 % подавляет активность фермента. Показано, что интенсивность дыхания тлей Aphis fabae
снижается под влиянием ртути, а ионы других металлов влияют
на активность кислой фосфатазы и на их рождаемость.
Были проведены исследования прудовой и остромордой лягушек из водоемов Йошкар-Олы и окрестностей Волжского гидролизно-дрожжевого завода г. Волжска (загрязненные местообитания). У остромордой лягушки в загрязненных местообитаниях отмечено увеличение площади стромы миокарда. Помимо этого, у
обоих видов уменьшились толщина волокон и пучков, площадь
паренхимы скелетной мускулатуры и диаметр ядер симпластов. У
обоих видов при загрязнении увеличились площадь стромы скелетной мускулатуры и число ядер симпластов.
Не вызывающие гибель дозы пестицидов, нефти и некоторых
других веществ оказывают физиологическое действие на эндокринную систему. В частности, у птиц они нарушают репродуктивные функции, водно-солевой обмен. Химикаты, присутствующие в
воде даже в весьма малых количествах, могут быть причиной
повреждения функций клеток боковой линии рыб и нарушения
хоминга, а в последующем ? и снижения рыбопродуктивности
водоемов.
2.9.3. ОРГАНИЗМЕННЫЙ УРОВЕНЬ
На организменном уровне в первую очередь реализуется ответ
на изменения физико-химических свойств среды. В основе этого
процесса лежат экологические принципы адаптации, отражающие реакцию организма на силу воздействующего фактора, его
ответ на специфическое сочетание комплекса факторов и свойственные виду адаптивные механизмы стабильного и лабильнофункционального типа, определяющие положение кривой опти51
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
мума на шкале количественных изменений факторов и диапазон
переносимых отклонений их выраженности от оптимальных значений.
После того как повреждению подверглось достаточно большое
число растительных клеток, симптомы становятся видны невооруженным глазом. Во многих случаях симптомы, вызываемые разными загрязнениями, очень похожи. К ним относится хлороз, или
некроз, листьев.
Изменчивость температуры почвенного покрова в верхних горизонтах, где обычно сосредоточены окончания корней растений,
приводит к тому, что они практически не содержат живых корней.
Для уличных растений создается необычная тепловая ситуация:
температура подземных органов у них нередко выше, чем надземных. В естественных же условиях, напротив, жизненные процессы
у большинства растений умеренных широт протекают при обратной температурной стратификации. Зимой температура почвы в
городе значительно ниже, и годовой перепад температур в корнеобитаемом слое городских почв может достигать 40?50 °С, в то
время как в естественных условиях (для средних широт) он не
превышает 20?25 °С.
В урбанизированной среде меняется и ход онтогенеза растений, а у отдельных видов ? онтогенетическая стратегия. На оголенных, вытоптанных участках развитие мятлика однолетнего Роа
annua не зависит от плотности, что свидетельствует о выраженном
r-отборе, а на участках с хорошо развитым травостоем при высокой численности растений их развитие зависит от плотности, т. е.
наблюдается K-отбор. У подорожника рекреация вызывает увеличение репродуктивного усилия, снижение общей фитомассы и переход растений к r-стратегии. У деревьев, хотя и сохраняется общий ход онтогенеза, заметно меняется жизненность. В Тамбове не
более 37 % лип сохранили нормальную жизненность.
Аналогично действуют на липу и березу автотранспортные городские загрязнения. В кроне формируются более короткие побеги: у липы ? на 10?12 %, у других деревьев ? до 30?50 %. Атмосферные загрязнения могут служить причиной и иных нарушений
в росте и ветвлении, например, у липы иногда образуются двойные почки. При обилии таких нарушений у деревьев возникают
уродливые формы роста.
У одуванчика в 2 раза возрастает число деформированных зародышей в семенах при общем падении их всхожести. У сосны вблизи предприятия, производящего азотные удобрения, зафиксировано увеличение числа шишек на деревьях, но снижена доля полнозернистых семян.
Деревья в парках Санкт-Петербурга накапливают свинца и ванадия в 13?15 раз, никеля и хрома в 8?10 раз больше, чем за пре52
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
делами города. Непосредственно в районе расположения мощных
промышленных предприятий в радиусе до 2?5 км древесные растения обычно погибают, а в радиусе до 25 км наблюдается, в зависимости от розы ветров, усыхание и ослабление деревьев. В Архангельске содержание железа в растениях зависело от интенсивности антропогенной нагрузки: больше всего его обнаружено в
растениях на пробных площадях в районах с сильным антропогенным, особенно транспортным, прессом (223,2 мг/кг), наименьшее (59,5) ? в районах с минимальным воздействием (В. П. Евдокимова, Э. К. Мартынюк, 2006). Считается, что лесные экосистемы в условиях урбанизированной среды более чувствительны к
антропогенному техногенному загрязнению, чем травяные.
Замечено, что от загрязнения атмосферы в городах сильнее
других деревьев страдают хвойные (ель обыкновенная, пихта, лиственница), ясень, граб, рябина. Среди устойчивых к загрязнению
воздуха выделяются ель колючая, клен американский, белая акация, тополь канадский, шелковица, кизильник, а также различные солевыносливые растения, так называемые галофиты.
Как показали результаты исследований потребления кислорода
остромордой лягушкой, животные из различных популяций существенно отличались по величине поглощения кислорода от контрольной группы. Так, потребление кислорода у животных лесопарковой зоны было на 17,3 % выше, чем в контроле. Данный
показатель у лягушек зоны малоэтажной застройки превышал значения в контрольной серии в 2 раза. Существенно выше, чем в
контроле (на 72,4 %), было потребление кислорода и у животных
зоны многоэтажной застройки. Таким образом, животные из популяций, подвергающихся антропогенному воздействию, отличаются более высоким уровнем обменных процессов.
В популяциях амфибий городской черты преобладают крупные
энергоемкие особи, а также животные, имеющие высокий уровень
обменных процессов. Сопоставление изменений уровня потребления кислорода и индекса печени сеголеток и взрослых животных в
зависимости от степени урбанизации указывает на сходство зональной динамики этих показателей, свидетельствующих о наличии одних и тех же изменений в популяциях урбанизированных
территорий.
Остромордые лягушки из зон мало- и многоэтажной застройки
обладали низкой нервной возбудимостью (высоким порогом возбуждения). Это может быть связано с повышением фактора беспокойства в таких популяциях и высокой двигательной активностью
личинок и сеголеток, о чем также косвенно свидетельствует высокий индекс сердца сеголеток этих зон. Картины изменения порога
возбуждения и индекса сердца весьма сходны.
53
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Есть все основания говорить о реальной возможности появления новых поведенческих реакций у высших позвоночных в условиях современного города. Происходить это будет, как и сейчас,
благодаря более полному психическому отражению животными
свойств, связей и отношений урбанизированной среды и, соответственно, втягиванию компонентов этой среды в их жизнедеятельность. А у животных с таким высоким уровнем развития интеллекта, как у вороновых и псовых, данный процесс окажется, по нашему мнению, достаточно быстрым. Например, кряквы в разных
местах Москвы-реки концентрируются напротив остановок городского транспорта и при подъезде автобуса, троллейбуса начинают плыть к остановке; в зимнее время выходят всей стаей непосредственно на остановку и проводят там светлое время суток в
ожидании пищи от пассажиров; концентрируются в часы пик (как
на воде, так и на суше) на дорожках и рядом в местах массового
движения пассажиров к станциям метро.
2.9.4. ПОПУЛЯЦИОННЫЙ УРОВЕНЬ
Адаптации популяций растений и животных к жизни в специфических городских условиях способствуют появлению новых
регуляторных механизмов. Происходит так называемый процесс
синурбизации ? склонности видов жить в близком соседстве с человеком, хотя обычно они живут вне города. На основе индивидуальных адаптаций формируется ответ популяции в виде изменений численности, течения биологических ритмов и т. п. В качестве примеров можно упомянуть реакции разных видов беспозвоночных и рыб на изменения теплового режима водоемов;
возникновение зимующих популяций уток на участках сброса теплых вод и т. д.
В урбанизированной природной среде на популяции и сообщества растений оказывает воздействие целый комплекс неблагоприятных факторов. Наиболее характерными для урбаноэкотопов
являются следующие:
1) вытаптывание;
2) обогащение почвы разнообразными органическими и неорганическими веществами;
3) изменение газового состава воздуха и образование аэрозолей;
4) изменение микроклимата;
5) замусоривание территории.
В популяциях растений, произрастающих в районах с повышенной антропогенной нагрузкой, возрастная структура претерпевает определенные изменения. Так, на промышленных отвалах
наблюдается постоянное омоложение популяций подроста сосны
54
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
и березы за счет отмирания особей более старших возрастных
групп. Травы в местах, неблагоприятных для их роста, начинают
формироваться целиком из одновозрастных особей, т. е. возрастной спектр состоит из одной возрастной группы. На грунтах с высоким содержанием фтора и серы в популяциях скерды кровельной Crepis tectorum возрастает доля вегетативных особей, растения начинают развиваться по двухлетнему циклу вместо однолетнего. Вообще техногенное промышленное загрязнение
отчетливо дифференцирует популяции. У одуванчика в разных его
популяциях выявлены две разные стратегии адаптации: одна направлена на повышение семенной продуктивности, другая ? на
формирование более устойчивых растений. С другой стороны, у
этого же вида в условиях загрязнения почвы тяжелыми металлами
(Нижний Тагил) имели место полночленные молодые и зрелые
популяции (ценопопуляции), обеспечивающие устойчивое воспроизводство растений независимо от уровня химического загрязнения. Этим объясняется постоянная численность растений на
разных участках.
Вытаптывание ? одно из наиболее значимых воздействий. В
отличие от пригородных и других рекреационных лесов и лугов,
где вытаптывание носит сезонный характер, в городах оно круглогодично. Вытаптывание ведет к уплотнению почвы и изменению
ее физико-химических свойств. Под влиянием вытаптывания в
5?6 раз снижается проективное покрытие травянистых растений,
а на сети троп трава исчезает полностью. Обычно наибольший
ущерб вытаптывание приносит на легких малоплодородных и тяжелых гумусированных почвах. Устойчивость растений к вытаптыванию обусловлена степенью разрушаемости биомассы и способностью к регенерации. Признаками таких растений являются
эластичность механических тканей, способность корней расти в
уплотненной, плохо аэрированной почве, устойчивость всех тканей к ударным нагрузкам и низкое расположение почек возобновления. Распространение во всех городских местообитаниях одуванчика, подорожников, клеверов и злаков обусловлено оптимальным сочетанием у них именно этих свойств.
В городах растения часто испытывают недостаток в почвенной
влаге из-за стекания ее в канализационную сеть; при этом уменьшается количество влаги, испаряющейся с поверхности земли, что
влечет понижение влажности воздуха вплоть до величин «атмосферной засухи». Вместе с тем при дожде или обильном поливе
возможно и застаивание воды, при котором прекращается доступ
воздуха к корням.
У одуванчика, произрастающего вблизи автомагистралей с интенсивным движением, снижается жизнеспособность семян и более чем в вдвое повышается число неправильно развивающихся
55
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
зародышей. В черте Москвы в отдельных водоемах ? местах размножения травяных лягушек ? возрастает изменчивость морфологических признаков и доля аномальных зародышей.
С. В. Блинова (2004) исследовала особенности поселения муравьев в Кемерове и Прокопьевске (Кемеровская обл.). Наименьшее
число видов выявлено в самой загрязненной зоне ? вблизи предприятий химической промышленности и в местах сильного воздействия выбросов угольных шахт. В этих местах встречались
только один и два вида муравьев соответственно. Общая плотность гнезд ? 0,71 гнезда/25 м2. На сильно загрязненных угольной
крошкой местах плотность была ниже в 2,4 раза. В то же время на
расстоянии 5 км от источника выбросов наблюдалось увеличение
плотности популяций (примерно в 18 раз) на фоне относительно
бедного видового состава (всего 2?3 вида). Однако длина особей
при этом значительно увеличилась. При дальнейшем удалении от
источника загрязнения на 10 км (зона умеренного воздействия)
плотность гнезд вновь уменьшалась, но увеличивалось число видов ? до 6. Таким образом, для этой группы беспозвоночных характерна квазиадаптивная реакция на антропогенное воздействие:
на некотором расстоянии от источника загрязнения наблюдается
резкое увеличение видового состава, плотности поселения муравьев и линейных размеров черного муравья; в умеренно загрязненной зоне колония муравьев чувствует себя гораздо лучше, чем
в загрязненной (это и понятно) и даже в относительно чистой зонах. Вероятно, в умеренно загрязненной зоне адаптивная реакция
организма и популяции в целом направлена на увеличение размеров и плодовитости (с позиций теории стресса).
На загрязненной территории популяция озерной лягушки характеризовалась полным отсутствием сеголеток и годовиков, тогда
как возрастной состав условно чистой популяции имел типичную
для позвоночных структуру (табл. 17).
17. Возрастная структура популяций озерной лягушки из условно загрязненной
территории (зона 1) и условно чистой территории (зона 2)
Территория
Зона 1
Зона 2
Возраст, % от числа особей
0+
1+
2+
3+
4+
5+
6+
7+
?
21,5
?
15,5
5,0
16,8
10,3
17,0
45,0
15,2
25,8
10,8
12,4
2,1
1,5
1,1
Это говорит о неспособности лягушек загрязненной зоны к
нормальной репродукции; популяция в таких условиях поддерживается благодаря миграции особей из других мест.
На территории Гродно (Беларусь) изучали репродукцию серой
жабы. Было установлено, что в сильно урбанизированной зоне
56
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
уменьшается размерная структура популяции, снижается количество икринок в кладке и диаметр развивающегося зародыша. Здесь
же отмечена тенденция к удлинению сроков личиночного развития. В Нижнем Новгороде травяные лягушки для размножения
используют все имеющиеся водоемы. Однако во многих мелких и
загрязненных водоемах наблюдается высокий процент гибели головастиков, что неблагоприятно сказывается на младшей возрастной группе в популяции. В Саранске численность травяной лягушки ? вида, включенного в региональную Красную книгу, ?
достаточно стабильна. Одна из популяций этого вида, обитающая
в пригородном лесу юго-западной части города, считается многочисленной. Однако на нее оказывается сильное антропогенное
влияние; причем одной из причин гибели репродуктивной части
этой популяции является запутывание особей во время нереста в
сетях (рис. 5): лягушки погибают от недостатка воздуха.
В Канаде исследовали влияние транспорта на численность популяций двух амфибий при их движении к нерестовым водоемам:
леопардовой (Rana pipiens) и зеленой (Rana clamitans). Оказалось,
что интенсивное движение в радиусе 1,5 км отрицательно сказывается на численности популяции леопардовой лягушки, которая
более подвижна, но не влияет на популяцию зеленой лягушки.
Эти результаты наглядно подтверждают, что гибель на дорогах может быть причиной снижения численности популяций наиболее
подвижных видов амфибий (Л. В. Карр, Л. Фариг, 2001). Аргентинские ученые изучали численность и распределение двух видов
ящериц Liolaemus в прибрежных дюнах до и через 7 лет после сооружения автодороги. До начала строительства обилие обоих видов было примерно одинаковым и была выражена значительная
Рис. 5. Запутывание травяных лягушек в сетях в нерестовый период ? одна из причин их гибели в водоемах Саранска
57
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
сегрегация микроместообитаний. После строительства дороги изменился состав растительности, что повлекло за собой сокращение численности одного из видов.
В целом дороги можно отнести к антропогенным факторам
многопланового воздействия на флору и фауну. В. И. Гаранин
(1983) рассматривает дороги как:
1) фактор смертности;
2) изолирующий фактор;
3) место передвижения и кормления;
4) экологическое русло.
По данным Б. Клауснитцера (1990), на проезжей части гибнут
преимущественно следующие виды и группы животных: брюхоногие моллюски (недостаточная подвижность, опасность высыхания); дождевые черви (недостаточная подвижность, опасность высыхания); различные насекомые (концентрирование в освещенных местах); земноводные (недостаточная подвижность, пересечение улиц при миграциях); черный дрозд, воробьи (малая высота
полета, поиск корма над проезжей частью); мыши (слабо развитое зрение в связи с ночным образом жизни, ослепление фарами); землеройки (слабо развитое зрение в связи с ночным образом жизни, ослепление фарами); летучие мыши ? поздний горный кожан и серая ночница (зона охоты преимущественно на
обочине улиц); европейский еж (реакция испуга, поиск пищи на
мостовой); домашние кошки (узкое поле зрения, ослепление фарами).
Установлено, что у таких видов, как серая ворона, домовой воробей, сизый голубь, домашняя собака, наблюдается выраженное
тяготение к зонам городских магистралей; в несколько меньшей
степени это заметно у кряквы, еще меньше ? у домашней кошки.
Магистрали используются животными этих видов прежде всего
как место добывания пищи; как место, где они находят временные
или относительно постоянные убежища и где животные (собаки)
могут целенаправленно перемещаться по городу, используя городской наземный транспорт и метро, и в относительной безопасности пересекать наиболее загруженные транспортом магистрали (наземные и подземные переходы).
На смертность сцинков Tiliqua scincoides в Сиднее в городских
условиях заметно влияют погодные условия: в жаркие, сухие периоды эти массивные сцинки особенно подвижны. Высокая подвижность влечет за собой обильную их гибель под колесами автотранспорта. Весной, в период повышенной активности ящериц,
их уничтожают собаки. В середине лета, когда на свет появляются
молодые особи, они становятся жертвами кошек (Дж. Коениг
и др., 2002).
58
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
В городах сильно изменяются популяционные параметры авиафауны (некоторые примеры приведены в подразделе 3.6). Обычно
меняется общая численность гнездящихся птиц, численность отдельных экологических групп, видовое представительство различных экологических групп.
Е. В. Быков (2004) предложил условно разделять антропогенные факторы, действующие на птиц в лесопарковых зонах городов, на две группы:
1) прямые (вспугивание отдыхающими, вспугивание домашними и одичавшими животными, уничтожение кладок отдыхающими, действие загрязнения, уничтожение кладок синантропными
видами птиц);
2) косвенные (изреживание древесного и кустарникового ярусов в результате выедания домашним скотом, изреживание всех
ярусов в результате пожаров, изреживание древесного яруса в результате загрязнения воздуха, вытаптывание, чрезмерное развитие кустарников в результате гибели древесного яруса, сильное
развитие травянистой растительности на гарях и осветленных участках леса).
В принципе указанные факторы могут быть и прямыми, и косвенными при более внимательном их рассмотрении.
2.9.5. БИОЦЕНОТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ
В последнее время применительно к растительным сообществам все чаще используется понятие гемеробии. Гемеробия ? нарушение ландшафта человеком (от нетронутых территорий до
практически полного уничтожения существовавшей в этом месте
природной среды). Она рассматривается как результирующая
всех видов антропогенного влияния на экосистему. Выделяют
несколько степеней гемеробии: от агемеробных естественных сообществ с отсутствием антропогенного влияния (и не выдерживающих его) к олигогемеробным ? испытывающим незначительное влияние человека (слегка прореживаемые вырубками леса,
верховые болота), мезогемеробным (парковые леса, луга экстенсивного использования), эугемеробным (лесопосадки, интенсивно используемые луга, пастбища), полигемеробным (отвалы,
свалки, пустыри, обочины дорог, т. е. типичные рудеральные местообитания) и к метагемеробным (искусственные ценозы, заасфальтированные или бетонированные площади, очистные химические сооружения и т. д.).
С. Н. Савицкая (1978), проанализировав литературные данные,
пришла к выводу, что в большинстве случаев рекреационная на59
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
грузка на пригородные лесные экосистемы протекает в несколько
стадий. Нарушение древостоя начинается с появлением тропинок,
являющихся первым признаком начала распада древостоя, затем
древостой разделяется на отдельные биогруппы, отграниченные
тропинками и полянами. Наконец древостой деградирует полностью, причем исчезают подлесок, подрост, напочвенный покров. В
связи с этим выделено четыре стадии нарушения древостоя:
1) малонарушенное состояние (площадь тропинок не более
10 %);
2) нарушенное состояние (вытоптанность 50 %, древостой распадается на группы);
3) сильно нарушенное состояние (сохраняется небольшое число куртин подроста, подлесок отсутствует, вытоптанность 75 %);
4) полная деградация (нет подроста, подлеска, в напочвенном
покрове сохраняются только пятна сорняков, вытоптанность
100 %).
При анализе восстановления растительных сообществ в городах выделены три типа: растительность строек; растительность
молодых районов; растительность старых районов. Они различаются видовой структурой и численностью отдельных видов.
Под воздействием условий городской среды в населении позвоночных животных происходят структурные перестройки: обычно
исчезают некоторые виды рептилий; падает обилие жаб (в особенности серой), лягушек, бурозубок, а обилие и долевое участие мышовок, полевок, мышей, наоборот, увеличивается. Одни трофические группы (плотоядные животные) сменяются другими (травоядными и всеядными). На других уровнях организации населения лесных позвоночных животных происходят еще более
глубокие и специфичные структурные перестройки под воздействием городской среды. Орнитофауна изменяется в сторону
обеднения видового состава и увеличения доминирования одного
из видов. В разных городах Европы доминирующие виды различаются, но обычно это представители отряда воробьинообразных.
Уже упоминавшееся озеро Кенон (близ Читы, см. подраздел 2.2) долгое время подвергалось комплексному воздействию
различных антропогенных факторов (загрязнению, сбросам теплых вод и т. п.). В биоценозе этого водоема произошли следующие
изменения: возросло количество сапрофитных бактерий; в качественном и в количественном составе водорослей увеличилось
удельное содержание зеленых, синезеленых, а также наблюдались
явления цветения и гиперцветения водоема. Среди водных растений доминирующее положение стали занимать харовые водоросли, а мхи исчезли; рдест курчавый сменился урутью колосистой и
лютиком жестколистным, камыш ? тростником. Наблюдались
60
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
некоторые изменения в видовом составе, размерной структуре,
максимальных значениях величин обилия зоопланктона. В подогреваемой зоне озера уменьшилось видовое разнообразие придонных животных, резко уменьшилась ихтиомасса. Там же произошли изменения сезонной ритмики всех групп растений и животных
планктона и бентоса; ускорились процессы деструкции органического вещества в воде и особенно в донных отложениях; увеличилось обилие перифитона, в том числе появились обрастания,
представленные нитчатыми водорослями; появилась ряска трехдольная. Эти изменения ведут к существенному снижению рекреационных качеств озера. Дальнейшее эвтрофирование вызовет
возникновение дефицита кислорода в придонных слоях воды,
чреватое появлением в воде сероводорода, что, в свою очередь,
приведет к угнетению гидрофитов, зообентоса. Уменьшение гидрофитов обусловит резкое увеличение продукции фитопланктона
за счет высвобождения биогенных элементов. Состояние экосистемы будет ухудшаться вследствие возрастания концентрации токсинов. Такое развитие событий можно квалифицировать как экологическую катастрофу, в результате которой озеро полностью потеряет рыбохозяйственное и рекреационное значение.
Состав сообщества рыб московских прудов претерпевал существенные изменения на протяжении нескольких веков. Их ихтиофауна насчитывала от 20 до 25 видов и складывалась из рыб, ранее
обитавших в запруживаемых речках, и их видов, вселяемых в пруды человеком для выращивания. К первым относились плотва,
лещ, голавль, гольян, язь, серебряный карась, линь, уклея, верховка, пескарь, сом, окунь, голец, щиповка и др. Вторые были представлены сазаном, карпом, судаком, стерлядью и форелью. Большинство рыб в московских прудах были эврибионтными видами.
Они являлись эврифагами, могли нереститься на разных нерестовых субстратах, обитали при переменных скоростях течения и
концентрациях кислорода в воде. Однако среди рыб присутствовали и стенобионтные виды ? голавль, язь, пескарь, гольян, требующие достаточной проточности, благоприятного кислородного
режима, песчаного и галечникового грунтов в качестве нерестового субстрата. В результате изменения гидрологического режима
московских прудов происходило их заиление и усиливалась эвтрофикация, поэтому постепенно реофильная группировка рыб исчезала и заменялась лимнофильной. Наиболее многочисленными в
прудах становились виды, не требовательные к кислородному режиму, проточности и нерестящиеся главным образом на растительном субстрате (плотва, лещ, окунь, карась и др.). Аналогичные изменения происходят и во внутренних водоемах Днепропетровска.
61
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Контрольные вопросы
1. Какие виды промышленных производств загрязняют окружающую среду в
городах? 2. Какие загрязнения привносит энергетический комплекс города? 3. В
чем выражается транспортное загрязнение? Приведите примеры. 4. Какие основные загрязнители характерны для промышленных предприятий, энергетики и
транспорта? 5. Чем опасно шумовое загрязнение? 6. Каковы уровни шума от разных источников? 7. В чем выражается видеозагрязнение? 8. С чем связано электромагнитное загрязнение среды в городах? 9. В чем выражается вибрационное загрязнение города? 10. В чем выражается электрокоррозионное загрязнение?
11. Какие уровни воздействия загрязнений на живые организмы вы знаете?
12. Какие изменения у организмов происходят под влиянием загрязнения на субклеточном и клеточном уровнях? 13. Какие изменения происходят на уровнях
тканей и органов? 14. Какие изменения происходят на уровне целостного организма? Приведите примеры. 15. Какое воздействие оказывается на популяции растений в городах? 16. Какие изменения происходят в городских популяциях и сообществах?
62
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Глава 3
ПРИРОДНЫЕ КОМПОНЕНТЫ В ГОРОДАХ
?
3.1. ВОЗДУХ
Самой серьезной экологической проблемой современного города является загрязнение атмосферного воздуха. Оно наносит
значительный ущерб здоровью горожан, материально-техническим объектам, расположенным в городе, коммуникациям, промышленной продукции и зеленым насаждениям. Про большинство загрязняющих веществ можно с уверенностью сказать, что их
содержание в воздухе, как правило, превышает предельно допустимые концентрации. Кроме того, поскольку в городе одновременно присутствует множество загрязняющих агентов, их совместное действие может оказаться более сильным, чем каждого в отдельности. Широко распространено мнение о том, что с увеличением размеров города возрастает и концентрация различных
загрязняющих веществ в его атмосфере. Однако в действительности средняя концентрация загрязнений на всей территории города
в многофункциональных городах с населением более 100 тыс. человек примерно одинакова 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, что и выравнивает средние концентрации загрязнений в атмосфере.
Существенной особенностью крупных городов с населением
более 500 тыс. человек является то, что с увеличением территории
и численности жителей в них неуклонно возрастает дифференциация концентраций загрязнений в различных районах. Можно
сказать, что происходит точечное загрязнение атмосферы. Концентрация загрязнений в периферийных районах сравнительно
невысока, но резко увеличивается в зонах крупных промышленных предприятий и в особенности в центральных районах. В последних, несмотря на отсутствие крупных промышленных предприятий, как правило, всегда наблюдаются повышенные концентрации загрязнителей атмосферы. Это объясняется особенностями
микроклимата города.
63
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
При анализе процессов загрязнения атмосферы городов отмечают существенное различие между загрязнениями, производимыми стационарными (предприятиями) и мобильными (транспортом) источниками. Загрязнению атмосферы в крупных городах
способствует не только обилие стационарных источников загрязнения, но и их близость друг к другу, что затрудняет оценку влияния каждого из них.
Городские атмосферные выбросы образуют вокруг городов ореолы загрязнений, простирающиеся на расстояния до 60 км от центра города (они хорошо видны со спутников). Ореолы вокруг
Москвы и других городов Центрального экономического района
слились в единое пятно площадью около 180 тыс. км2. Площадь
такого пятна, образованного вокруг Екатеринбурга, превышает
32,5 тыс. км2.
В отдельные дни в конце 1970-х годов загрязненность воздуха в
Анкаре (Турция) в 37,5 раза превышала установленную норму,
вследствие чего в турецкой столице заметно распространились
массовые заболевания. Опасного уровня для здоровья людей достигло загрязнение атмосферы десяти американских городов летом
1979 г. В ноябре 1976 г. из-за угрозы массового отравления ядовитыми выбросами трех нефтехимических комплексов жители небольшого сицилийского города Марина ди Мелилли (Италия) вынуждены были покинуть свои дома (В. С. Ягья и др., 1990).
К числу приоритетных загрязнителей атмосферы относятся соединения свинца, бенз(а)пирен, летучие углеводороды. На долю
первых приходится более 50 % экономического ущерба от загрязнения атмосферы автотранспортом. Содержание бенз(а)пирена,
одного из сильнейших канцерогенов, в атмосфере многих городов
превышает предельно допустимые нормы.
В атмосфере обычно присутствуют оксиды азота и серы. Они в
основном образуются при электрических разрядах молний и в результате биологического окисления, главным образом бактериями. Из искусственных источников поступает только около 10 %
общего количества оксидов азота. Тем не менее эти источники
весьма существенны, поскольку вблизи городских центров происходит концентрация загрязнений в атмосфере. Антропогенными
источниками оксидов являются процессы горения, при которых
происходит окисление азота до NO. Чем выше температура, тем
больше образуется оксидов. В дневное время происходит дальнейшее окисление NO до NO2 в результате фотохимических реакций.
Часть NO2 расходуется с образованием озона, пероксиацилнитратов и других загрязняющих веществ. Быстрое накопление оксидов
серы и азота в атмосфере Северного полушария породило такое
явление, как кислые и подкисленные осадки. Они подавляют биологическую продуктивность почв и водоемов, особенно тех из
64
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
них, которые обладают собственной высокой кислотностью
(см. гл. 2).
По данным шведских исследователей, повышенная концентрация сернистого газа в воздухе крупных городов увеличивает коррозию металлов, особенно в городах с высокой влажностью атмосферы, расположенных на морских побережьях. Так, в Стокгольме
скорость коррозии более чем в 15 раз выше, чем в городе Кируне,
расположенном в субарктической зоне Швеции. Хромированные
покрытия в тех же условиях разрушаются в 2?3 раза быстрее.
Одно из наиболее заметных отрицательных воздействий кислотных осадков ? разрушение взаимодействующих с кислотами
строительных материалов, таких, как известняк, мрамор, шифер и
известковые растворы. Особенно опасны такие реакции для известкового раствора, поскольку они приводят к объемному расширению и к связанным с ним смещениям элементов конструкций,
соединенных этим раствором. Такие изменения наносят огромный ущерб старинным городам, в которых много античных и
средневековых построек, памятников монументальной архитектуры, мраморных статуй, колонн и т. п.
Загрязнение воздушного бассейна города подвержено заметным колебаниям, вызываемым как погодными условиями, так и
режимом работы предприятий и автотранспорта. Как правило, загазованность атмосферы днем больше, чем ночью, зимой больше,
чем летом, но и здесь встречаются исключения, связанные в основном с географическим положением города. Для городов, расположенных в различных климатических зонах и находящихся в
специфических ландшафтных условиях, характерны разные типы
критических ситуаций, во время которых загазованность атмосферы может достигать критических значений, но во всех случаях они
обусловлены продолжительной безветренной погодой.
В одном из районов Тольятти (Самарская обл.) исследования
2003 г. показали, что ПДК по сероводороду превышена в 3,1 раза,
по диоксиду азота ? в 1,1 раза, по фтористому водороду ? в 3 раза
(табл. 18).
18. Загрязненность атмосферы Автозаводского района Тольятти
Загрязнители
Сероводород
Формальдегид
Диоксид азота
Аммиак
Углеводороды
Фтороводород
Содержание, мг/м3
0,025
0,005
0,09
0,01
0,06
0,06
65
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Однако не только в крупных городах возникают проблемы с
загрязнением воздуха. Так, в небольшом районном центре ? поселке Чегдомын (Хабаровский край) с населением 18 тыс. жителей
состояние воздушной среды постоянно ухудшается из-за регулярных нарушений технологического режима газоочистки котельных централизованного теплоснабжения. В поселке ежегодно сжигается около 100 тыс. т угля; при этом в выбросах примерно 11 % приходится на твердые частицы. Расположенный в окрестностях поселка комплекс ОАО «Ургалуголь» постоянно
выбрасывает в атмосферу твердые пылевидные частицы, концентрация которых превышает ПДК в 2 раза. В приземном воздушном слое райцентра содержание соединений свинца, бериллия,
мышьяка, бария, кобальта, меди, цинка, никеля и др. превышает
ПДК в 1,5?6 раз.
Пыль можно отнести к одному из основных загрязнителей городского воздуха. Источниками пыли являются: тепловые станции (выбрасывают 25 % пыли от общего ее количества); промышленность (50 %); сжигание мусора (8 %); прочие источники, включая автомобильный транспорт (17 %). Пыль подразделяется по
степени ее дисперсности на крупнодисперсную (размеры частиц
выше 10 мкм), среднедисперсную (от 10 до 0,25 мкм) и мелкодисперсную (менее 0,25 мкм). Пыль является разновидностью аэрозолей. Аэрозоли с твердыми частицами, образовавшиеся в результате горения топлива, называют дымами, а с жидкими частицами ?
туманами. Пылевые частицы и аэрозоли постоянно находятся в
движении в окружающей среде.
Основной частью уличной пыли является кварц. На городских
магистралях в уличной пыли обнаруживаются также примеси соединений кальция, кадмия, свинца, хрома, цинка, меди, железа,
присутствие которых определяется функционированием автомобильного транспорта и обработкой магистралей специальными
составами. Увеличивают выбросы пыли шины, оснащенные шипами. Износ дорожного полотна при их использовании составляет
2?4 мм за зимний сезон. Воздействие пыли увеличивает скорость
изнашивания машин и механизмов и оказывает вредное влияние
на организм человека.
В атмосфере среднестатистического мирового города концентрация пыли примерно в 150 и 15 раз выше, чем над океаном и
сельской местностью соответственно. Через атмосферу идет
«транспортировка» выбросов в вертикальном и горизонтальном
направлениях. Это создает сложную картину атмосферных выпадений пылевых частиц на землю. Вокруг крупных городов вследствие выпадения пыли зимой происходит загрязнение снежного
покрова. Площади, покрытые таким грязным снегом, в несколько
раз превышают территории самих городов. Так, в окрестностях
66
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Москвы площадь загрязненного снега в 2,8 раза больше городской
территории, в Санкт-Петербурге ? в 2,5 раза, в Омске ? в
4,5 раза. Особенно велика эта площадь в Норильске: пятно загрязненного снега прослеживается по снимкам из космоса на расстоянии в сотни километров от города. В результате загрязнения снега
в 2?3 раза снижается его отражательная способность, он поглощает больше радиации и быстрее тает, чем чистый снег, поэтому
вблизи городов таяние снега лесной зоны происходит на 5?8 суток раньше, чем в более отдаленных чистых районах.
Распределение пыли в зимний период существенно иное, чем в
летний. Различие заключается не только в массе выпадающей
пыли, но и в микроэлементном составе. Например, в Донецке
(Украина) в нерастворимой фазе зимних выпадений обычно
преобладает неорганическая пыль, летом доля органических соединений достигает 30?40 %. В этом городе пылевая нагрузка составляет 1489 кг/км3 в сутки (Л. З. Ганичева, 2006). В Казани индекс загрязнения снежного покрова медью составлял 7,2, цинком ? 5,5. В Павлодаре (Казахстан) пылевое загрязнение превышает фоновый уровень в 8?13 раз. Таким образом, в снеговом
покрове содержится огромное количество загрязняющих веществ
в концентрациях, превышающих ПДК (табл. 19).
19. Содержание химических элементов в снеговом покрове Павлодара
Элемент
Медь
Цинк
Кадмий
Свинец
Хром
Марганец
Кобальт
Молибден
Бериллий
Никель
Стронций
Ртуть
Ванадий
Среднее содержание,
мг/кг
14,7
94,8
3,2
3,8
1,4
50,0
0,6
0,5
0,3
2,8
62,3
1,8
2,1
Фон, мг/кг
0,3
25,5
0,14
0,11
0,22
8,7
0,16
0,08
0,04
0,25
9,8
0,03
0,3
Превышение
фонового уровня,
число раз
49,0
3,7
22,9
34,5
6,4
5,8
3,8
6,2
7,5
11,2
6,4
60,0
7,0
Указанные элементы попадают в атмосферу из 87 промышленных предприятий города: наибольшее загрязнение выявлено
именно в промышленных районах.
Динамика накопления тяжелых металлов в снежном покрове
территорий Урала показала, что источником загрязнения является
промышленная агломерация (табл. 20).
67
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
20. Содержание некоторых элементов на территориях, загрязняемых
южноуральской промышленной агломерацией
Элемент
Медь
Цинк
Железо
Марганец
Кадмий
Свинец
Цезий-137
Содержание тяжелых
металлов в снежном
покрове, мг/л
Содержание тяжелых
металлов в почвах,
мг/кг
Содержание цезия-137
в снежном покрове,
Бк/кг*
0,009
0,0165
0,212
0,028
?
?
?
7,01
9,40
1836,82
268,1
0,15
5,69
?
?
?
?
?
?
?
0,27
*Бк ? беккерель, единица активности радиоактивного вещества в системе СИ;
1 Бк ? активность такого количества вещества, в котором за 1 с происходит один
радиоактивный распад.
Широко известным и ставшим уже классическим примером является образование различных смогов. Фотохимический туман
представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят: озон, оксиды азота и серы,
многочисленные органические соединения перекисной природы,
называемые в совокупности фотооксидантами. Фотохимический
смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации
оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации, безветрия или очень слабого обмена
воздуха в приземном слое при мощной и, в течение не менее суток, повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода,
обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ. Такие условия
создаются чаще в июне?сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление
молекул диоксида азота с образованием монооксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний должен окислять монооксид азота до диоксида, а сам ? снова превращаться в молекулярный кислород. Но этого не происходит, так как монооксид
азота вступает в реакции с присутствующими в выхлопных газах
органическими соединениями (углеводородами, альдегидами и
др.). Результаты этого взаимодействия с экологической точки зрения весьма опасны. Во-первых, образуются очень агрессивные и
вредные вещества ? пероксиацилнитраты; во-вторых, монооксид
азота при этом связывается и остается меньше возможностей для
68
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
его взаимодействия с озоном, т. е. происходит накопление озона.
Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь, озон
вступает в реакцию с олефинами выхлопных газов. В атмосфере
концентрируются различные пероксиды, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся высокой реакционной способностью. Такие
смоги ? нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По
своему физиологическому воздействию на организм человека они
крайне опасны для дыхательной и кровеносной систем и часто
бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с
ослабленным здоровьем.
Еще одним следствием загрязнения атмосферы является изменение дальности видимости. Например, в США условия плохой
видимости (с дальностью меньше 10 км) наблюдаются в центре
городов на 10?20 % чаще, чем в сельской местности. Соответствующее различие для европейских промышленных городов еще
больше. Туманы с видимостью меньше 1 км в городах бывают в
2 раза чаще, чем в их окрестностях.
Комплексная оценка состояния воздушной среды производилась во многих городах РФ. Приведем несколько примеров. Как и
во многих других городах, в Москве с каждым годом обостряется
проблема загрязнения воздуха выхлопами автотранспорта. На его
долю приходится до 90 % всех выбросов в атмосферу. Каждый автомобиль, стирая шины, ежегодно поставляет в атмосферу города
5?8 кг резиновый пыли. Выбросы промышленных предприятий
столицы не столь токсичны, как автомобильные, но они значительно снижают прозрачность атмосферы. В целом на каждого
москвича приходится примерно 46 кг промышленных выбросов
вредных веществ в атмосферу. В городе насчитывается более
100 тыс. источников загрязнения, часть из которых не оснащены
добротными очистными сооружениями. По данным Росстата,
более 400 объектов промышленности имеют выбросы в атмосферу более 10 т/год, а их общий валовой выброс в атмосферу в
1998 г. составил 140 тыс. т. Наибольшие объемы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу приходятся на долю энергетического комплекса (55 %) и нефтеперерабатывающей промышленности (26 %). В последние годы отмечено устойчивое загрязнение диоксидом азота, формальдегидом, бензолом, аммиаком
(превышение ПДК соответственно в 2?2,5; 1,4; 2,2?3,4; 1,25?
3,25 раза). Подвержена атмосфера города и ртутному загрязнению: около 240 столичных предприятий активно используют в
своем производстве ртуть.
69
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Уфа ? насыщенный промышленными предприятиями город.
На его территории находится свыше 500 промышленных объектов, загрязняющих воздушную среду. Уровень ее загрязнения
очень высок и определяется значительными концентрациями
формальдегида и бенз(а)пирена. Основной вклад в выбросы от
стационарных источников вносят предприятия нефтеперерабатывающей промышленности (67 %) и энергетики (25 %). В среднем
на одного жителя приходится в год более 300 кг поступающих в
атмосферу веществ.
Казань представляет собой крупный промышленный центр с
населением свыше миллиона человек. В нем находится более
3000 источников загрязнения воздушной среды, причем больше
50 % выбросов стационарных источников сосредоточены на территории Московского и Кировского районов, что при ветре определенного направления приводит к перераспределению выбросов
на территории других районов. Концентрации основных загрязняющих веществ приведены в табл. 21.
21. Концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе Казани
Район города
Авиастроительный
Вахитовский
Кировский
Московский
Советский
Ново-Савиновский
Приволжский
Диоксид серы,
мг/м3
Формальдегид,
мг/м3
0,031
0,043
0,044
0,051
0,043
0,041
0,032
0,001
0,002
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
Оксид
углерода, г/м3
2,84
3,21
2,98
3,72
3,84
3,41
2,81
Диоксид
азота, мг/м3
0,02
0,03
0,02
0,04
0,004
0,03
0,02
Единственное вещество, по которому ПДК не превышается, ?
формальдегид. Наиболее загрязненным районом является Московский ? в нем концентрация всех газов выше ПДК. По оксиду
углерода в других районах ПДК или превышена, или находится на
границе превышения.
В городе Кемерове очень высока концентрация различных производств. На его территории находится много предприятий, в основном связанных с металлургией, лакокрасочными и текстильными производствами. Немалое число выбросов приходится на
автотранспорт. Концентрированность заводов приводит к загрязнению воздуха, причем загрязняющие вещества частично переносятся ветром в другие районы города. Наибольшие превышения
ПДК зарегистрированы по следующим веществам: формальдегид
(3,6 ПДК), аммиак (2,13 ПДК), сажа (1,7 ПДК), сероуглерод
(1,4 ПДК), диоксид азота (1,3 ПДК) и бенз(а)пирен (3,1 ПДК).
70
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Общее число учитываемых в атмосфере города вредных веществ
достигает 155.
Предприятия черной и цветной металлургии, теплоэнергетики
являются основными источниками загрязнения атмосферного
воздуха Новокузнецка. Промышленный металлургический комплекс города представлен ОАО «Западно-Сибирский металлургический комбинат», АО «Кузнецкие ферросплавы», ОАО «Новокузнецкий алюминиевый завод», Абагурской обогатительно-агломерационной фабрикой. Вследствие большого потребления энергии
он имеет в своем составе две ТЭЦ. Этот комплекс создает постоянную угрозу сильного загрязнения воздушного бассейна. В период 1984?2003 гг. среднегодовые концентрации взвешенных веществ в атмосферном воздухе находились в пределах от 0,12 до
0,45 мг/м3. Среднегодовые концентрации взвешенных веществ в
1999?2003 гг. превышали максимально-разовую ПДК в зависимости от района города в 2,47?3,8 раза; превышения по диоксиду
азота составили 3,3?8,5 ПДК; по оксиду углерода ? 2,13?2,87
ПДК; по саже ? 1,49?6,02 ПДК; по формальдегиду ? 1,15?1,35
ПДК; по бенз(а)пирену ? 4,23?4,61 ПДК. На границе санитарнозащитной зоны Заводского промышленного узла максимальная
концентрация диметиламина составляла до 85 ПДК, сероуглерода ? 15 ПДК, серной кислоты ? 8 ПДК, аммиака ? 6 ПДК, диоксида углерода и свинца ? 3 ПДК. В центре города наблюдаются
16-кратные превышения ПДК по оксидам азота и 14-кратное ?
по хлориду водорода. Более чем в 20 раз превышались ПДК по
изопропиловому спирту, саже, нафталину; в 10 раз ? по фенолу.
Уровень загрязнения атмосферы в Прокопьевске (Кемеровская обл.) оценивается как высокий. Средние концентрации бенз(а)пирена в 14 раз превышают ПДК (в отдельные месяцы ? до
30), формальдегида и пыли ? в 3 раза, сажи ? в 2 раза. Выбросы
угольных предприятий и транспорта обусловливают максимальные концентрации формальдегида и сероводорода (10?11 ПДК),
сажи (7 ПДК), пыли (более 6 ПДК), оксидов азота (более 4 ПДК).
Наиболее загрязнен центр города: средние концентрации бенз(а)пирена здесь превышают норму в 42 раза, а пыли ? в 5 раз. Уровень загрязнения бенз(а)пиреном связан с выбросами многочисленных отопительных котельных (работающих на угле), транспортируемыми при неблагоприятных метеоусловиях, наиболее частых
зимой.
Значительной степенью экологической напряженности характеризуется Новомосковск (Тульская обл.) ? промышленный
центр с преобладанием предприятий химической промышленности. В 1990 г. концентрации всех загрязняющих веществ, кроме фенола, не превышали ПДК. За 9 лет уровень загрязнения атмосферы снизился по пыли, диоксиду серы, оксидам азота, фенолу. Не71
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
значительно увеличился по оксиду углерода и аммиаку. Фоновые
концентрации превышают ПДК по пыли и фенолу. В 1999 г. было
установлено 154 превышения ПДК, в том числе по пыли ? 8, по
диоксиду азота ? 39, по фенолу ? 33, по формальдегиду ? 48, по
аммиаку ? 17. До 1990 г. в составе выбрасываемого аэрозоля было
около 60 веществ, в 1999 г. эта цифра удвоилась. В настоящее время в пробах атмосферного воздуха жилой зоны города идентифицировано 153 органических соединения, из них наиболее постоянно и в значимых количествах встречается до 53 веществ, среди
которых 10 наименований ? предельные углеводороды, 7 ? метилированные углеводороды, 6 ? полициклические, 12 ? ароматические, 4 ? галогенсодержащие, 3 ? сложные эфиры, 7 ? альдегиды и кетоны. Из последних в официальных отчетах упоминаются три: ацетон, формальдегид и циклогексанон.
На Азово-Черноморском побережье России расположены города с различной населенностью: Сочи, Туапсе, Геленджик, Новороссийск, Анапа, Темрюк, Приморско-Ахтарск, Ейск, Ростовна-Дону, Таганрог, Батайск, Азов. Как и во многих других городах, в них основной проблемой является загрязнение воздушного
бассейна автотранспортными средствами, выбросы которых составляют более 80 % валовых техногенных выбросов в атмосферу.
Такое положение сложилось в результате отсутствия в городах автоматизированной системы управления дорожным движением,
перегрузки автомагистралей, эксплуатации автомобилей с нарушением норм токсичности и дымности отработавших газов, применения этилированного бензина. Увеличение выбросов загрязняющих веществ от передвижных источников обусловлено ростом
количества частного транспорта, в том числе прибывающего из
других регионов страны, большая часть которого не соответствует
требованиям экологических стандартов. Рост численности автотранспортных средств имеет устойчивую тенденцию ? около 5 %
в год.
3.2. ВОДА
К водной среде (водным объектам, водным ресурсам) городов
относят (Ю. Д. Дмитриевский, 1990):
1) реки (главное течение и все притоки);
2) озера, пруды и другие малопроточные водоемы;
3) моря, бухты и морские заливы;
4) подземные воды.
Эти объекты очень часто находятся в пределах города или городской агломерации. Один из самых сложных в экологическом
отношении вариантов взаимодействия города и водной среды ?
72
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
«дельтовый вариант», т. е. в городах, расположенных в дельтах
крупных рек (Астрахань, Калькутта, Каир и др.). Характер взаимодействия зависит от хозяйственной деятельности общества в данном регионе, от путей и масштабов использования водных ресурсов и водных объектов.
По качеству воды многие крупные реки России оцениваются
как «загрязненные». Сильное загрязнение рек хромом, марганцем, медью наиболее характерно для рек Урала, особенно для
Чусовой и ее притоков. Здесь антропогенные загрязнения дополняются высоким естественным содержанием этих элементов в
природных водах.
Довольно высока в некоторых городах степень тепловой загрязненности поверхностных вод (прудов, озер). На основе различных наблюдений выявлены значительные превышения фоновых
значений температурного режима, что является следствием нарушения гидрохимического режима в результате техногенного воздействия (в основном ТЭС). Значительное поступление биогенов
(фосфатов, нитратов) в озера приводит к повышению их концентрации в воде. Например, в озерах Эри и Онтарио содержание фосфора возросло с 0,014 мг/л в 1942 г. до 0,4 мг/л в 1971 г., причем
основная его часть поступала с промышленными и коммунальными стоками.
Во многих городах складывается неблагоприятная ситуация с
подземными водами. Водоносные горизонты под городами сильно
истощены в результате непрерывных откачек скважинами и колодцами, а во многих местах загрязнены на значительную глубину. Качество питьевой воды в РФ очень низкое. Известно, что на
состояние здоровья населения качество питьевой воды оказывает
сильное влияние (Ю. А. Рахманин и др., 1998). Из депонирующих
сред микроэлементы попадают в поверхностные и грунтовые
воды, а в организм человека они могут попасть водно-алиментарным путем.
В Ямало-Ненецком автономном округе в пробах питьевой воды
концентрация железа в воде превышает ПДК в 3,7?27,3 раза, марганца ? в 1,1?2,0 раза. В воде Приуральского района отмечено
достоверное повышение концентрации меди в сравнении с содержанием этого элемента в водах Надымского и Пуровского районов. В пробах питьевой воды Пуровского и Надымского районов
отмечено достоверное увеличение концентраций никеля, кадмия
и свинца в сравнении с пробами вод Приуральского района, однако в целом полученные величины не выходили за пределы нормативных требований. Загрязнение питьевой воды в виде суммарного коэффициента превышения гигиенических нормативов тяжелыми металлами в Надымском районе составило 7,7, в возрастании значений которого вероятен вклад железа (3,7 ПДК) и
73
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
марганца (2,0 ПДК), в меньшей степени никеля (0,7 ПДК) и свинца (0,5 ПДК). Данное обстоятельство объясняется внутрирайонными различиями элементного состава потребляемой воды.
Очаги загрязнения подземных вод выявлены в таких городах,
как Калуга, Каменск-Шахтинский, Самара, Каменка, Сызрань,
Пятигорск, Нальчик, Южно-Сахалинск, Биробиджан, Оренбург,
Орск и др. Подземные воды, используемые для питьевого водоснабжения в этих городах, содержат до 5 ПДК соединений азота,
железа и марганца, сульфатов, хлоридов, нефтепродуктов, фенолов, ионов бария, кадмия, бора, кобальта, брома, ртути, кремния.
В Липецкой области проявляется вся острота водных проблем.
Для хозяйственно-питьевых целей в области используется 47 месторождений подземных вод. Водопотребление из подземных источников составляет более половины общего водозабора, что свидетельствует о вододефицитности территории. Наиболее часто
вода непригодна для питьевых целей из-за превышения ПДК по
нитратам, железу, жесткости. В области зафиксировано более
185 очагов загрязнения подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Примерно половина пользователей подземных вод осуществляют водоотбор без лицензии на
этот вид деятельности (преимущественно сельскохозяйственные
предприятия и детские лагеря).
В последние годы обнаружено еще одно явление, связанное с
загрязнением атмосферы и гидросферы, оказывающее влияние на
биологические объекты. Известно, что над крупными городами
атмосфера содержит в 10 раз больше аэрозолей и в 20?30 раз
больше газов, чем над сельской местностью (см. подраздел 3.1).
Вследствие этого усиливается конденсация влаги, что приводит к
увеличению количества осадков над городами. К тому же атмосферные осадки над крупными городами имеют, как правило, более кислую реакцию. Обычно в атмосфере присутствуют диоксид
углерода, а также оксиды азота и серы. Дождь, снег или пыль могут приобрести более кислую реакцию из-за избыточного количества оксидов антропогенного происхождения. Осадки могут иметь
и щелочную реакцию, в частности в тех районах, где присутствуют
основные компоненты, например ионы кальция.
Одно из главных направлений взаимодействия города и водной
среды ? использование ресурсов для водоснабжения (бытового,
промышленного, орошения и т. п.). Горожанин потребляет в 10 и
более раз больше воды, чем сельский житель, а объем сточных вод
в городе достигает 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. В
западных районах США за воду ведутся настоящие «сражения», в
Северном Китае дефицит воды испытывают 108 городов. Нью74
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Йорк планирует закупить на 300 млн долларов земель на севере
штата, с тем чтобы защитить водосборные бассейны, обеспечивающие город чистой питьевой водой. Эта мера сэкономит городу от
3 до 8 млрд долларов на строительстве новой фильтрационной системы.
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 (в основном производственных и жилищно-коммунальных). Загрязнение воды в зоне водопотребления является серьезным фактором,
ухудшающим экологическое состояние городов (рис. 6). Оно происходит 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 эффективно бороться путем строительства очистных сооружений, то
предотвратить загрязнение водного бассейна вследствие сельскохозяйственной деятельности очень сложно.
Важно заметить, что водоочистные сооружения водопроводов
не в состоянии удалить из воды некоторые вещества (например,
пестициды), поэтому питьевая вода в ряде городов, связанных с
сельским хозяйством (обычно это малые города), может содержать
их в повышенных концентрациях, что отрицательно сказывается
на здоровье людей. Рост химизации сельского хозяйства неизбежно приведет к увеличению количества удобрений и ядохимикатов,
вносимых в почву, и соответственно к увеличению их концентрации в воде.
Проблема промышленного и бытового водоснабжения в значительной степени обусловлена развитием канализации. Впервые
канализация появилась в Древнем Риме: там строили акведуки для
снабжения свежей водой и развивали канализационную сеть. В
наше время канализация порождает многочисленные экологические проблемы, среди которых важнейшие связаны с попаданием
канализационных стоков в водные объекты, находящиеся в городе
или близ него. Одна из главных практических проблем современного города ? создание очистных сооружений, которые позволили бы сохранить водный бассейн на уровне норм предельно допустимых концентраций.
Проблема очистки стоков осложняется тем, что многие городские сточные воды имеют непостоянный состав, а кроме того,
продукты их распада могут быть значительно токсичнее анализируемых исходных химических веществ. Эти причины обусловливают необходимость использования интегральных методов контроля природных вод, позволяющих определить опасность или бе75
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
А
Б
В
Рис. 6. Системы канализации в городах:
А ? ливневая система в Самаре; Б ? сливы очистных сооружений в р. Хопер близ Брисоглебска (Воронежская обл.); В ? водоемы механической очистки в Саранске
зопасность данных источников для живых организмов. Приемлемыми методами являются биоиндикации и биотестирование. Методы биотестирования для оценки токсичности вод применяют в
США, Германии, Англии, Австрии, Индии, Норвегии, Швеции,
Швейцарии, Финляндии, Японии и других странах.
Большую опасность представляет загрязнение подземных вод
нефтепродуктами, вытекающими из трубопроводов и резервуаров,
заглубленных в грунт без надлежащей электрохимической защиты
76
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
металла: в результате длительного контакта труб и поверхностей
резервуаров с подпочвенной влагой происходит коррозия металлов. Помимо того, автотранспорт во многих городах является своего рода резервуаром для нефтепродуктов (в основном бензина и
дизельного топлива), который дает 60 % поступлений нефти в водотоки. Средние потери в год на одну автомашину составляют
около 10?11 л бензина.
Специфического рода загрязнение ? биологическое, вызываемое инфекционными агентами (вирусами, бактериями и др.). Они
поступают в водную среду со сточными водами предприятий
мясо-молочной и пивной промышленности, научных лабораторий, госпиталей и больниц.
В крупных городах, а тем более в обширной городской агломерации развивается крупномасштабное пригородное сельскохозяйственное производство, нуждающееся в большом количестве воды
не только для водоснабжения скота, но и для ирригации. В пригородных хозяйствах, расположенных даже на достаточно увлажненных территориях, искусственное орошение необходимо в парниково-тепличном производстве продуктов земледелия, овощеводстве, садоводстве, цветоводстве и др. Причем очевидно, что развитие ирригации в условиях пригородного земледелия ведет к
значительному увеличению выхода сельскохозяйственной продукции с единицы площади, весьма ценной в районах агломераций.
Особая проблема ? внутригородское орошение. Его значение
исключительно велико в аридных и полуаридных районах, где почти все внутригородское озеленение требует определенной ирригации. Однако и в районах, где показатели естественного увлажнения достаточно благоприятны, полив внутригородских насаждений (в первую очередь газонов, цветников, кустарников) весьма
распространен, и это следует учитывать при подсчете баланса водных ресурсов конкретного городского объекта.
Источниками орошения могут быть и поверхностные воды
(главная река, ее притоки и другие водотоки, в том числе искусственно зарегулированные), и подземные. Для сохранения и повышения плодородия почв, оптимизации их химического состава
нужно очень внимательно относиться к водам, используемым для
ирригации. Требования к качеству этих вод должны быть очень
высокими. Вообще здесь возникает триединая экологическая проблема: химизм орошаемых почв; состав используемых для орошения вод, их химические свойства; отношение орошаемых культур
к различным химическим элементам.
К числу экономико-экологических проблем, связанных с водной средой, относятся и водно-рекреационные. Современная рекреация больших масс людей и водная среда ? понятия почти неразрывные, а водно-рекреационная проблема многоплановая. Ее
77
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
исследование включает выявление водно-рекреационных участков внутри города и агломерации, изучение взаимовлияния водной среды и рекреации во всех ее позитивных и негативных проявлениях.
Комплексная оценка поверхностных и подземных вод производилась во многих городах РФ. Приведем несколько примеров.
В настоящее время около 3 тыс. предприятий Москвы сбрасывают
в городскую канализацию огромное количество сточных вод, причем лишь небольшая их часть имеет системы оборотного водоснабжения. Некоторые предприятия сбрасывают сточные воды в
поверхностные водные объекты. Более 90 % сточных вод поступает в водоемы от энергетических узлов. В Москве канализация состоит из двух независимых систем: нескольких локальных сетей
ливневой канализации для пропуска дождевых и талых вод, а также условно чистых вод некоторых предприятий и централизованной городской системы для приема и очистки бытовых сточных
вод и поддающихся биологической очистке промышленных сточных вод. Ежегодно канализация пропускает более 2200 млн м3
сточных вод. Протяженность канализационных сетей в Москве
составляет 5882 км. В черте города находятся водные объекты, которые настолько загрязнены, что представляют угрозу для здоровья населения. Резко ухудшилось состояние реки Сетуни, а Москва-река стала теперь относиться к умеренно загрязненным водоемам. Поскольку поверхностные стоки городов имеют повышенную кислотность, то попадание их (даже вод, прошедших очистку)
в меловые отложения и в известняковые слои приводит к возникновению антропогенного карста. Пустоты, образующиеся при
этом под городом, представляют серьезную угрозу для зданий и
сооружений. Загрязнение подземных вод происходит прежде всего
из-за разрушения старых водозаборных скважин за счет проникновения в воды каменноугольных отложений загрязненных поверхностных и грунтовых вод.
В 2001 г. проводилось исследование экосистем восьми московских прудов: Нижнего Оленьего, Люблинского, Верхнего Царицынского, Нижнего Лефортовского, Бекетовского, Нижнего пруда в Покровском-Стрешневе, Верхнего Головинского (Михайловского) и Нижнего Олимпийского. Все они располагаются в лесопарковом комплексе Москвы. Обследованные пруды относятся к
категории загрязненных водоемов. Величины их индекса загрязнения колебались незначительно (ИЗ = 12?13), что свидетельствует о схожести уровней общей загрязненности рассматриваемых прудов. Обнаружены общие закономерности загрязнения
отдельных компонентов экосистем. Вода в них по величине ряда
органолептических (значение БПК-5, содержание железа, марганца, сульфатов и азотных, в основном аммонийных, соедине78
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ний) и токсико-химических (содержание нефтепродуктов, тяжелых металлов ? меди, ртути, никеля, трех- и шестивалентного
хрома) показателей не соответствует рыбохозяйственным нормативам. Уровни загрязнения водной среды различными поллютантами колеблются от потенциально до чрезвычайно опасных.
Наибольшее превышение рыбохозяйственных ПДК наблюдается
везде по трех- и шестивалентному хрому, цинку, а в отдельных
прудах ? по ртути. Содержание меди и азотсодержащих соединений в воде многих московских прудов чрезвычайно высоко. По
величинам токсикологических показателей московские пруды
относятся к участкам распространения средне- и наиболее загрязненных вод.
В Набережных Челнах (Татарстан) основными источниками
загрязнения поверхностных и подземных вод являются промышленные предприятия (ОАО «КАМАЗ», заводы строительных материалов и др.). Они сбрасывают в водный бассейн тяжелые металлы, нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), механические взвеси. Рядом расположенные сельскохозяйственные предприятия (птицефабрики, свинокомплексы,
машинно-тракторные парки и т. п.) являются поставщиками биогенных элементов. Последние при поступлении в Нижнекамское
водохранилище в летний период вызывают цветение водорослей,
что нередко приводит к заморам рыбы и других гидробионтов.
Кроме того, в истоке реки Шильны находится городская свалка, с
которой стоки поступают в реку и проходят впоследствии через
город. Превышение ПДК во многих местах наблюдается по мутности, тяжелым металлам (особенно железу). В ряде артезианских
скважин наблюдается несоответствие ПДК по содержанию кишечной палочки.
Областной центр Иваново находится на реке Уводи. Это самый
крупный промышленный город области. За счет его предприятий
Уводь подвержена наиболее сильному антропогенному воздействию в сравнении с другими реками данного региона: в 2000 г. в
нее было сброшено 75 % всех сточных (по большей части загрязненных) вод области. Со сточными водами в реку внесено почти 20 т нефтепродуктов, 1,2 тыс. т легкоокисляемых органических загрязнений (по БПК), 109 т фосфатов, 2,3 тыс. т нитратов,
15 т железа, 3,5 т цинка и 1 т меди.
В Липецкой области основными источниками поверхностного
водоснабжения и «приемниками стоков» являются реки Дон, Воронеж, Матыра, Сосна и их притоки. Общий сброс сточных вод в
водоемы области составляет более 200 млн м3, но несколько сокращается в последние годы. Объем сброса загрязненных сточных
вод в поверхностные водные объекты составляет 68 %, а нормативно очищенных сточных вод ? более 15 % общего объема водо79
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
отведения. Свыше 60 % объема сброса загрязненных сточных вод в
области приходится на жилищно-коммунальный комплекс Липецка, на втором месте ? ОАО «Новолипецкий металлургический
комбинат».
3.3. ПОЧВА
Коренному преобразованию подвергается почвенный покров
городских территорий. На больших площадях, под магистралями
и кварталами, он уничтожается, а в зонах рекреаций (парки, скверы, дворы) загрязняется бытовыми отходами, вредными веществами, поступающими из атмосферы; обогащается тяжелыми металлами. Следствием этого является незащищенность почв, которая
способствует водной и ветровой эрозии.
Естественные почвы образуются под влиянием климата, горных пород, биологической составляющей, рельефа и времени. Антропогенными считаются те почвы, в образовании которых ведущую роль играет человеческий фактор. На территории городов
этот фактор выражается не только в способе функционального использования территории, но и в воздействии на все природные
факторы почвообразования. Почва саморазвивается, но природные процессы, протекающие в городской почве, могут быть прямо
или косвенно инициированы человеческой деятельностью. Таким
образом, в городе почвы есть, они представляют собой остатки
природных лесных, пахотных, пойменных и болотных почв, а также новые типы, созданные природой (именно природой) в ответ
на многолетнее глобальное воздействие человека.
Впервые термин «городские почвы» ввел американский ученый
Дж. Бокхейм в 1974 г. Городские почвы ? это почвы, имеющие созданный человеком поверхностный слой (горизонт урбик), который получен перемешиванием, посыпанием, погребением или
загрязнением материалами антропогенного происхождения (строительно-бытовой мусор, промышленные отходы). Специфическую городскую почву называют урбаноземом (или урбоземом). Его
верхняя часть более или менее гумусовая в зависимости от функциональной принадлежности территории (промышленная зона,
парки, скверы) и возраста. Такой антропогенно созданный горизонт характеризуется повышенным содержанием фосфора и других питательных элементов, большим количеством карбонатов, в
отдельных местах ? засолением, высоким содержанием микроэлементов (тяжелых металлов), повышенной уплотненностью.
Городские почвы во многих крупных городах-миллионерах сохраняют очень мало признаков исходных почв. В основном они
приобретают ряд черт, связанных с воздействием урбанизации и
техногенеза. Для большинства урбаноземов характерно отсутствие
80
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
генетических горизонтов и наличие различных по окраске и мощности слоев искусственного происхождения. До 30?40 % площади
жилых застроенных зон занимают запечатанные под асфальтом
или другими постройками почвы (экраноземы); в промышленных
зонах преобладают химически загрязненные индустриземы; на насыпных и привозных грунтах, вокруг некоторых автозаправочных
станций встречаются интруземы (перемешанные почвы), а в районах новостроек ? реплантоземы (почвоподобные тела).
Физико-химические свойства городских почв в значительной
степени антропогенно преобразованы и геохимически трансформированы. При этом все они характеризуются большой пространственной неоднородностью и различаются по зонам функционального назначения. В Москве сильнокислая и кислая реакция
среды фоновых почв сменилась в городских почвах на слабокислую, нейтральную и щелочную. В настоящее время доминирующий рН почв ? нейтральный и щелочной, а его средние значения
около 7,8. Динамика указывает на дальнейшее подщелачивание
почв, что связано с осаждением строительной пыли, содержащей
карбонаты кальция и магния, и выпадением атмосферных осадков
с повышенным содержанием диоксида углерода.
Изменяется биота почвы и ее функционирование. Например, в
зонах промышленных предприятий и жилой зоне Азова (Ростовская обл.) коэффициент дыхательной активности почвы значительно снижается, в рекреационных ? возрастает. Это свидетельствует о меньшей активности микроорганизмов в первых двух
ландшафтах. Кроме того, в этих же зонах увеличивается обсемененность микробами верхнего слоя почвы и снижается в более
глубоких слоях.
Начиная с 1960-х годов экологов интересует проблема загрязнения городских почв тяжелыми металлами. В настоящее время
для многих крупных городов мира составлены картосхемы и кадастры загрязнения тяжелыми металлами. На территории городов
наибольшее внимание привлекает загрязнение такими элементами, как Pb, As, Cu, Zn, Cd, Ni, Hg. История землепользования в
старых городах сложна. Скорее всего, поступление тяжелых металлов и характер их распределения в почве города связаны с ремесленным производством (обработка черных и цветных металлов, ткачество, стекольное, деревоотделочное, кожевенное производство) и хозяйственной деятельностью древнего города. При
изучении культурного слоя Новгорода обнаружено 6?8-кратное
превышение содержания Pb, Cu, Zn по сравнению с содержанием
этих элементов в почвообразующей породе. На изученной территории города (всего 2 % общей площади) обнаружено 130 ремесленных мастерских разных веков. Аналогичные данные получены и для Москвы. Повышенные концентрации Сu, Zn, Pb отме81
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
чены в почвах Москвы на разных глубинах, в частности на глубине 1,0?1,5 м (слои XVI в.). Таким образом, загрязнение тяжелыми
металлами могло произойти в результате хозяйственной деятельности человека в прошлые века, разрушения и строительства зданий после войн, а не только на современном этапе.
По данным за 1998 г., по суммарному показателю загрязнения
почв тяжелыми металлами 2,2 % населенных пунктов РФ относится к категории чрезвычайно опасного загрязнения, 10,1 % ? к категории опасного, а 6,7 % ? умеренно опасного загрязнения. Почвы как компонент природного комплекса чрезвычайно чувствительны к такого рода загрязнению. Тяжелые металлы аккумулируются почвой на неопределенный срок и, входя в миграционные
циклы ландшафта, создают новые техногенные аномалии. Чрезмерное накопление этих элементов может оказаться причиной
разрушения целостности природного комплекса. В нижние горизонты почвы элементы проникают при инфильтрации почвенной
влаги, а также механическим путем за счет перемешивающей деятельности почвенной фауны.
Основным источником загрязнения городских почв свинцом
является автотранспорт (см. подраздел 2.3). Идет свинцовое загрязнение и при производстве аккумуляторов и боеприпасов. В
США фоновое загрязнение свинцом почв в урбаноэкотопах составляет 20 мг/кг; вдоль транспортных магистралей оно поднимается до 200?2000 мг/кг, тогда как сельскохозяйственные почвы
мало загрязнены свинцом. Установлено, что дожди способствуют
вымыванию свинца из листьев, поэтому на урбанизированных
территориях складывается специфический тип миграции свинца:
транспортные выбросы ? листья растений?почва?поглощение
корнями растений или фильтрация в грунтовые воды.
Проведенные на Украине исследования показали, что в непосредственной близости от горно-обогатительного комбината в
Кривом Роге наблюдается значительное снижение (примерно на
35?50 %) активности почвенных фосфатаз. Наибольшее угнетение ферментов характерно для верхнего наиболее плодородного
слоя почвы. Это свидетельствует о накоплении тяжелых металлов
именно вследствие выбросов промышленного предприятия. Близ
Бреста (Белоруссия) также наблюдалось накопление тяжелых металлов в почве.
В почвах Астраханской области содержание тяжелых металлов
было достаточно высоким (табл. 22). Как и следовало ожидать, в
городе тяжелые металлы были обнаружены в бульших концентрациях, чем в других местах. По сравнению с фоновыми показателями почвы Астраханского государственного заповедника их содержание в почвах населенных пунктов заметно выше.
82
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
22. Содержание химических элементов и веществ в почвах Ахтубинска и некоторых
сел, мг/кг
Элементы
Железо
Цинк
Медь
Марганец
Кобальт
Никель
Свинец
Кадмий
Хром
Молибден
Углеводороды
Ахтубинск
Харабали
Никольское
Астраханский
государственный
заповедник
35,5
0,45
0,15
0,95
0,045
0,05
0,04
0,0009
0,2
4,8
0,12
20,2
0,16
0,06
0,45
0,012
0,015
0,009
?
0,05
1,7
0,11
20,0
0,18
0,06
0,5
0,012
0,011
0,009
0,0005
0,05
1,3
0,09
7,1
0,1
0,02
0,2
0,008
0,008
0,006
?
0,03
0,9
0,1
В почве промышленных центров многих районов Ямало-Ненецкого автономного округа обнаружены очень высокие концентрации тяжелых металлов: превышение ПДК имеет место по таким
опасным металлам, как цинк, никель, марганец, кобальт и хром
(рис. 7).
На юге России немалую проблему составляет загрязнение почв
неметаллами, в частности фтором. Оказалось, что повышение содержания этого элемента в почвах ведет к снижению каталазной,
инвертазной и целлюлозолитической активности компонентов гумуса (А. А. Попович, С. И. Колесников, 2006).
В зарубежных странах используются комплексные нормативы
и стандарты загрязнений. Уровни содержания загрязняющих веществ в странах ЕЭС, США, Канаде, Германии, некоторых азиатских странах превышают ПДК загрязняющих веществ почв России в десятки и сотни раз (табл. 23).
Рис. 7. Сравнительная характеристика кратности превышения фоновых значений
тяжелых металлов в почве Пуровского района Ямало-Ненецкого автономного округа
83
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
23. Сравнительные данные по нормам содержания загрязняющих веществ в почвах
России и зарубежных стран, мг/кг
Россия
Элементы
и вещества
Мышьяк
Свинец
Никель
Медь
Цинк
Хром
Ртуть
Кадмий
Бенз(а)пирен
Нефтяные
углев??дороды
ДДТ и его
метаболиты
ПДK
2
32/6
?/4
?/3
?/23
?
2,1
?
0,02
180?
1000
0,1
ОДK
Нидерланды
А
2/10
20
32/130 85
20/80
35
33/132 36
55/220 140
?
100
?
0,3
0,5/2 0,8
?
?
?
?
?
?
Германия
США
есоДетские пЛ
площад- арки и
зеленые
ки
зоны
В
С
Детские
площадки
30
150
100
100
500
250
2
5
?
?
50
600
500
500
3000
800
10
20
?
?
25
200
70
?
?
200
10
10
2
?
140
2000
900
?
?
1000
80
60
12
?
30
300
300
?
2500
200
20
30
0,7
200
300
6000
7000
?
10000
10000
600
800
100
10000
?
?
40
200
2
90
Промзоны
Примечание. Россия (ПДК): в числителе ? валовая форма металла, в знаменателе ? подвижная; ОДК (одноразовая допустимая концентрация): в числителе ?
для песчаных и супесчаных почв, в знаменателе ? для суглинистых и глинистых;
Нидерланды: А ? норматив, соответствующий естественному фону; В ? норматив, превышение которого не рекомендуется; С ? норматив, за превышение которого следует штраф, который обычно разоряет фирму; Германия: стандарты загрязняющих веществ для почв жилых зон, парков и рекреационных мест в таблице
не приведены, их показатели занимают промежуточные значения между промышленными зонами и детскими площадками; США: приведены сведения Департамента по охране окружающей среды штата Массачусетс.
В городах нарушается тепловой режим почвы. В жаркие летние
дни асфальтовые покрытия, нагреваясь, отдают теплоту не только
приземному слою воздуха, но и в глубь почвы. При температуре
воздуха 26?27 °С температура почвы под асфальтом на глубине
20 см достигает 34?37 °С, а на глубине 40 см ? 29?32 °С. Зимой
из-за уборки опавших листьев и снега городские почвы сильнее
выхолаживаются и глубже промерзают. Так как асфальт имеет
большую теплопроводность (т. е. способствует потере теплоты), на
улицах городов, где регулярно проводят уборку снега, почвы охлаждаются до ?10...?15 °С, что может привести к повреждению подземных коммуникаций.
Во многих крупных городах в верхних почвенных горизонтах
наблюдается тенденция к формированию обширных термических
аномалий с превышением температуры над фоновой на 2?6 °С.
Это обусловлено работой скважин технического водоснабжения,
кондиционеров, наличием подземных обогреваемых помещений
и т. п. (табл. 24).
84
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
24. Источники теплового воздействия и их температура
Источники
Подземные газоходы промышленных предприятий
металлургического производства
Теплотрассы
Сборные коллекторы, коммуникационные туннели
Туннели метрополитена, подземные сооружения
Грунт, промороженный при строительстве
Температура, °С
160?140
150?50
45?35
25?18
От ?10 до ?20
В регионах с сезоннопромерзающими грунтами прогрев пород
от 20 до 180 °С обычно не вызывает их структурных изменений.
Однако в ряде случаев нагревание ведет к увеличению агрессивности пород по отношению к бетону, железобетону и металлу;
возрастает опасность химической и биохимической грунтовой
коррозии.
Искусственное промораживание грунтов при строительстве
приводит к формированию временных криолитозон шириной до
нескольких метров. По мере оттаивания грунтовый массив качественно восстанавливается. Однако при этом возможны нарушения сложившегося режима почвы. Термические воздействия (нагревание и охлаждение) на залегающую основную породу способствуют развитию ряда геологических процессов (просадки, солифлюкция, образование наледей и др.). Возможно, этими
процессами объясняются некоторые случаи просадки грунтов в
Москве и других городах.
Кроме чисто геологических процессов вероятны и биологические изменения почвенных горизонтов. Например, при повышении температуры до 40?50 °С некоторые сульфатредуцирующие
бактерии начинают усиленно размножаться. В процессе жизнедеятельности они выделяют серную кислоту, агрессивную по отношению к железобетонным конструкциям (А. Д. Жигалин, 1993).
Еще один аспект воздействия городской инфраструктуры на
почвенный покров ? применение противогололедных препаратов. Развитие и функционирование города обусловливают необходимость удаления снега, предупреждение наката и других гололедных явлений на объектах дорожного хозяйства. Твердые противогололедные химические вещества могут быть природными или искусственными. Их состав чаще всего неоднороден. Некоторые
реагенты состоят в основном из одного компонента, другие ?
многокомпонентны. Кроме того, некоторые компоненты содержат определенное количество связанной влаги. Для твердых кристаллических противогололедных веществ характерна хорошая растворимость в воде, гигроскопичность. Химические противогололедные вещества могут быть неорганическими, органическими и
85
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
смешанными. В табл. 25 приведены основные свойства неорганических противогололедных веществ.
25. Некоторые показатели неорганических противогололедных веществ
Вещество
NaCl
NaHCO3
Na2CO3
NaH2PO4
Na2HPO4
K2CO3
K4P2O7
(NH4)2HPO4
(NH4)2CO3
NH3
Расход вещества для
превращения 100 кг льда
в жидкость при –10 °С
рН водного
раствора
16
?
?
5,5
?
19
37,4
32,5
31,6
8,1
7 (нейтр.)
8
12
3?4
9
12
10?11
8?9
9
12
До недавнего времени выбор противогололедных реагентов
определялся в основном их стоимостью. При этом совершенно
игнорировалось их влияние на природную среду и инженерные инфраструктуры. Это привело к значительному загрязнению почвы с
последующей деградацией растительных насаждений, к интенсификации разрушения дорожных покрытий, загрязнению водной
среды. Обычно применялась техническая соль (хлорид натрия).
Многолетняя практика ее использования привела к сильному засолению почвы, максимум которого приходится на весенний период ? момент наиболее интенсивного таяния снега. В течение
лета засоленность уменьшается за счет выноса легкорастворимых
солей в нижележащие горизонты и грунтовые воды.
Город поглощает огромное количество органической массы,
снятой с почвы, которая не возвращается в нее, а сжигается на
свалках, нагромождается в виде мусорных куч. Значительный вред
парковым биоценозам наносит сжигание листвы, в результате чего
нарушается биогеохимический цикл питательных элементов почвы; почвы постепенно беднеют, состояние произрастающей на
них растительности ухудшается. Кроме того, сжигание листвы
приводит к дополнительному загрязнению атмосферы.
Почва города в значительной степени загрязнена бытовыми и
промышленными отходами, уличным мусором. Среди городских
почв различают природные и насыпные. Насыпные почвы содержат много строительного мусора, из-за чего они отличаются высокой дренажностью и слабой водоудерживающей способностью.
Эта особенность насыпных почв может привести к нарушению
нормального водного режима. Кроме того, насыпные почвы обычно содержат больше гумуса, но при их уплотнении ухудшается
86
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
воздухообмен, в результате чего угнетается жизнедеятельность почвенных микроорганизмов, древесных и травянистых растений.
Рассмотрим состояние земельных ресурсов в некоторых регионах РФ.
На территории Липецкой области скапливается огромная масса
твердых отходов. В 1999 г. на предприятиях области образовалось
5,4 млн т токсичных отходов, из которых 77 % ? промышленные
отходы. Объем отходов ежегодно увеличивается, причем как бытовых, так и производственных, а доля обезвреженных и захороненных ? сокращается. Общий объем отходов на свалках области составляет около 40 млн м3, из них 500 тыс. м3 ? отходы I?II класса
токсичности. Из 40 свалок лишь 23 имеют узаконенный земельный отвод, свалки бытовых отходов возникают стихийно. Ведется
строительство предприятия по переработке твердых бытовых отходов в Липецке, полигонов для захоронения твердых отходов в
городах Липецк, Усмань, Грязи.
В Москве городские почвы, кроме почв лесопарков, имеют повышенное содержание тяжелых металлов, особенно в верхних искусственно созданных слоях, которое в 4?6 раз превышает фоновое. За последние годы площадь земель, сильно загрязненных тяжелыми металлами, возросла на треть и уже захватывает места новостроек. Исторический центр Москвы сильно загрязнен особо
опасными тяжелыми металлами ? цинком, кадмием, свинцом,
хромом, никелем и медью. Они обнаружены во всех природных
компонентах. Значительное содержание тяжелых металлов обнаружено в Центральном парке культуры и отдыха. Еще одну опасность представляют оползни, которые занимают около 3 % территории столицы. В городе существует 15 крупных участков с глубокими оползнями и 200 мелких поверхностных оползней в четвертичных отложениях. Наиболее подвержены оползням долина
Москвы-реки в районах Щукино, Серебряный Бор, Хорошево-1,
Воробьевы Горы, Коломенское, Москворечье, Сабурово, Чагино,
Капотня и долина реки Сходни в районах Сходня и Тушино. За
последние десять лет количество оползней в городе увеличилось
вдвое. Глубокие оползни в ряде районов Москвы перемещаются
со скоростью от 5 до 30 см в год.
Почвенный покров Казани за последнее столетие испытывал
воздействие следующих факторов:
1) массовая засыпка привозным грунтом оврагов и низин;
2) повышение уровня грунтовых вод, увеличение площади болот и подтопление многих районов вследствие строительства Куйбышевского водохранилища;
3) изменение химического состава подземных вод вследствие
инфильтрации воды из искусственных водоемов;
87
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
4) активизация процессов карстообразования, просадок, оползней из-за изменения физико-химического состояния грунтов.
В результате исследований начала XXI в. почвы в этом городе
были разделены на две группы: естественные и преобразованные
(урбаноземы). Почвы первой группы характерны только для пригородных зон; это почвы обычного режима с некоторым переуплотнением. В свою очередь, урбаноземы имеют много включений
различного антропогенного происхождения: строительный мусор,
уголь, резина и т. п. Многие почвы этой группы имеют щелочную
реакцию, загрязнены пылью и тяжелыми металлами.
При изучении почвенного покрова Саратова было выделено на
территории города несколько видов геохимических ландшафтов
разного уровня. Они различались уровнями миграции и концентрации тяжелых металлов. Основными загрязняющими элементами почв города были признаны: кадмий, свинец, цинк, медь, никель. Среди наиболее опасных элементов максимальной подвижностью характеризовался кадмий, средней ? цинк и свинец, а
наименьшей ? медь и никель. Почвы города имеют щелочную
реакцию.
В результате антропогенного воздействия почвенный покров
на территории Саранска значительно изменен и представлен урбаноземами. Наибольшее изменение структуры почвенного покрова наблюдается в промышленных и селитебно-транспортных
ландшафтах, где на значительной территории они перекрыты техногенными отложениями, мощность которых на отдельных участках превышает 1 м. Это связано с засыпкой техногенным грунтом
расположенных здесь оврагов и ложбин. На остальной территории
степень изменения почв в селитебных порядках городских ландшафтов сильно зависит от этажности застройки. Наименьшие
площади распространения техногенных образований отмечаются
в жилых кварталах с одноэтажной застройкой, а наибольшие ? в
многоэтажных жилых массивах с высокой плотностью застройки,
причем возле кирпичных жилых многоэтажных домов техногенных отложений накапливается больше, чем в кварталах с панельным домостроением, что связано с технологией строительства.
Продукты техногенеза попадают на земную поверхность и накапливаются в верхних горизонтах почв (в частности, в почвах остаются попадающие из строительных материалов труднорастворимые карбонаты металлов). Часть химических элементов вымывается водными потоками и вновь включается в природные и техногенные циклы миграции.
Интенсивность изменения щелочных свойств почв зависит от
степени их техногенной трансформации. Наименьшее изменение
их геохимических свойств отмечается в парково-рекреационных и
агроландшафтах. В селитебно-транспортных и промышленных
88
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
кварталах города они изменяются сильнее. Так, в гумусовых горизонтах оподзоленных черноземов, расположенных в агротехногенных ландшафтах, сохраняется кислая среда, характерная и для фоновых участков (рН 4,0?5,0). В селитебных ландшафтах в верхних
горизонтах трансформированных оподзоленных черноземов наблюдается процесс ощелачивания, что приводит к формированию
нейтральной среды (рН 6,7?6,9). С увеличением трансформации
почв их щелочные свойства усиливаются.
Как и в других городах, в Саранске основное влияние на распределение тяжелых металлов в почвах оказывают расположение
источников загрязнения и интенсивность их воздействия. Свинец
присутствует практически во всех пробах почв. Содержание его в
верхнем горизонте изменяется от 3 до 10 000 мг/кг и в среднем составляет 99 мг/кг, что в 5,7 раза больше, чем на фоновых территориях. Данный металл и его соединения присутствуют в выбросах
более 30 предприятий, расположенных на территории города.
Много свинца содержится в выбросах предприятий электротехнической промышленности, автотранспортных предприятий и жилищно-коммунального хозяйства. Концентрация цинка изменяется в широких пределах и в среднем составляет 120 мг/кг, что в
2,4 раза выше фоновых значений. Основными источниками выбросов этого металла являются машиностроительные и металлообрабатывающие предприятия, а также предприятия по производству строительных материалов. Среднее содержание меди в почвах составляет 119 мг/кг, что более чем в 3 раза превышает фоновые значения. В городе имеются участки, где происходит
накопление молибдена, что связано с выбросами предприятий.
Высокая его концентрация отмечается в жилых кварталах с одноэтажной застройкой в юго-западной селитебной зоне, приуроченной к нижним участкам склонов, что связано с использованием угля для отопления.
3.4. КЛИМАТ
Нередко крупные города называют каменными пустынями с
зелеными оазисами скверов, садов и парков. Действительно, в
крупных городах формируется особый климат, который в летний
зной близок к климату полупустыни. К примеру, летом в Москве
температура на поверхности асфальта в послеполуденное время
достигает 55 °С. В безветренные дни над крупными городами на
высоте 100?150 м может образовываться слой температурной инверсии, который задерживает загрязненные массы воздуха над
территорией города.
Город можно рассматривать как огромный калорифер. На его
территории располагается множество поверхностей, воспринима89
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ющих солнечное тепло. Стены домов, тротуары обладают высокой
теплопроводностью, а большое число построек, углов, бордюров
и т. п. способствует повышению шероховатости поверхности. В
результате этого город способен эффективно аккумулировать солнечную радиацию и нагревать значительные объемы воздуха. Города производят и собственное тепло за счет работы промышленных предприятий, электростанций, метро, отопления и др.
В результате теплового загрязнения над крупными городами
формируются острова тепла, над которыми устанавливается своеобразная местная циркуляция воздушных масс, называемая городскими бризами. Она характеризуется повышенной по сравнению с
загородной местностью температурой воздуха. Своеобразными аккумуляторами тепла являются здания, асфальт, бетон. В островах
тепла из-за уменьшения испарения на застроенных участках понижается абсолютная и относительная влажность воздуха.
Острова тепла в городах подвержены быстрой эволюции.
Г. Е. Ландсберг (1983) приводит пример небольшого города в
США (Колумбия, штат Мэриленд). В 1968 г. в этом городе проживало около 1000 жителей и разность температур жилой части города и загородной местности составляла всего 1 °С. После начала
строительства делового центра с большой автостоянкой и несколькими учреждениями она достигла 3 °С. К 1974 г. число жителей превысило 20 тыс. человек и разница температур составила
уже 7 °С.
В жаркие летние безветренные дни воздух в центре крупных
городов нагревается и поднимается вверх, что ведет к его подтоку
с окраин, как из лесопаркового пояса, так и из промышленных
зон, независимо от их расположения по отношению к розе ветров.
Поскольку городские бризы дуют с окраин, то они приносят в
центр относительно чистый воздух, но проявляются такие ветры
не всегда. При мощном антициклоне и высоком давлении воздуха
городские бризы могут и не возникнуть. В районах многоэтажных
новостроек с нерациональной планировкой жилых кварталов могут возникать местные ветры. Например, в небольших промежутках между двумя крупными домами при определенных направлениях ветра скорость ветровых потоков может резко возрастать.
Согласно законам аэродинамики в таких местах атмосферное давление падает до нескольких десятков миллибар, причем с внутренней стороны квартала оно приобретает пульсирующий характер. Зона подобного пульсирующего давления распространяется
на 15?20 м в стороны от промежутка между домами. Сходная,
хотя и менее ярко выраженная, ситуация складывается на верхних
этажах зданий с плоской кровлей. Пребывание людей в таких зонах может пагубно сказаться на их здоровье, особенно если они
страдают сердечно-сосудистыми заболеваниями.
90
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
С каждым годом температура воздуха на планете становится
выше, что в городских системах проявляется наиболее четко. И даже
в малых городах за последние 30?40 лет среднегодовая температура стала превышать оптимум (рис. 8).
На примере Саранска хорошо видно, что в небольшом по площади и населению городе с 1970-х годов температура не опускалась до среднегодового уровня, а в отдельные годы значительно
превышала его. В более крупных городах увеличение температуры в зимние и летние месяцы еще заметнее. В сравнимом с Саранском по числу жителей Кирове температура воздуха на 0,3?
0,4 °С выше, чем в пригородах. В центральной части города температура выше зимой на 4 °С, летом ? на 2 °С. В результате этого
безморозный период в городе на 6 дней длиннее, чем в окрестностях; весной последние заморозки прекращаются на 2 дня раньше, а первые заморозки осенью начинаются на 4 дня позже. Зимние оттепели в городе более часты; кроме того, разница температур в самом городе может достигать 3?4 °С. Во Владимире отличие температуры в центре города от окрестностей составляет
0,5?2 °С.
Значительные тепловые выбросы и интенсивный нагрев различных сооружений приводят к нагреву центральных районов города. В Париже из-за теплового загрязнения среднегодовая температура в центре города на 1,7 °С выше, чем на окраинах. В Лондоне эта разница достигает 4?6, в Дели 5?6, в Сеуле 3?7 °С. По
той же причине среднегодовая температура воздуха в центре
Москвы и Санкт-Петербурга в среднем на 3?4 °С выше, чем в
окрестностях. Заморозки в центре Москвы прекращаются весной
на 8?10 дней раньше, а начинаются осенью на месяц позже.
Цветы в центре столицы распускаются на 7?10 дней раньше, чем
на окраинах.
Рис. 8. Динамика среднегодовой температуры в Саранске (данные сгруппированы
по среднегодовым пятилетним температурам)
91
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Загрязнение атмосферы способствует образованию антропогенного аэрозоля. Это уменьшает солнечную радиацию, увеличивает частоту туманов, в том числе особенных туманов типа смога,
усиливает облачность. В некоторых крупных городах существует
недельный цикл количества выпадающих осадков, проявляющийся в уменьшении осадков в выходные дни, когда промышленные
предприятия не работают. Кроме того, существуют и определенные циклы в загрязнении воздуха: самые низкие концентрации
загрязняющих веществ наблюдаются по воскресеньям, а наивысшие ? по понедельникам и пятницам. Увеличение количества
осадков над городом идет в ущерб другим районам, усиливает засушливость сельской местности.
В Льеже (Бельгия) в дни с сильным загрязнением воздуха продолжительность солнечного сияния в среднем на 55 мин меньше,
чем в предместьях. В Лондоне эта величина в центре города на
16 %, в предместьях на 5 % меньше, чем в сельской местности.
Поток суммарной солнечной радиации в городе составляет всего 80?85 % от наименьшего значения, полученного для сельской
местности. Потери по спектру излучения распределяются неравномерно: наибольшие потери отмечаются для коротковолнового
излучения. Зимой во многих промышленных городах излучение с
длиной волны меньше 400 нм полностью поглощается. В Лейстере
(Англия) зимой потери излучения с длиной волны менее 300 нм
на 30 % больше, чем в окрестностях. В Лос-Анджелесе потери еще
выше ? до 50 %. Уменьшение солнечной радиации приводит к
росту содержания в воздухе болезнетворных бактерий, что не может не сказаться на здоровье горожан, поскольку при пониженной
инсоляции замедляется выведение из организма ряда токсичных
веществ, в частности соединений тяжелых металлов, а также синтез в организме важных ферментов.
Таким образом, климатические условия в городе существенно
иные, чем в окружающих районах; причем различия при прочих
равных условиях тем больше, чем больше территория города. В
целом на метеорологический режим города влияют следующие
факторы:
1) изменение альбедо (отражательной способности) земной поверхности, которое для застроенных районов обычно меньше, чем
для загородной местности;
2) уменьшение средней величины испарения с земной поверхности;
3) выделение теплоты при различных видах хозяйственной деятельности;
4) увеличение в черте города шероховатости земной поверхности;
5) загрязнение атмосферы различными примесями.
92
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Характер изменения климата в городах иллюстрируют приведенные в табл. 26 данные.
26. Изменение климатических характеристик на урбанизированных территориях
Параметры
Солнечная радиация:
общая
ультрафиолетовая зимой
ультрафиолетовая летом
Температура:
средняя годовая
зимняя
Загрязняющие вещества:
взвешенные частицы
газы
Скорость ветра:
средняя годовая
ураганы
затишья
Осадки:
общее количество
снегопады
Облачность:
облачность (в целом)
туман (зимой)
туман (летом)
Относительная влажность:
зимой
летом
Изменение по сравнению
с загородной местностью
На 15?20 % ниже
На 30 % ниже
На 5 % ниже
На 0,5?1,0 °С ниже
На 1?2 °С ниже
В 10 раз больше
В 5?25 раз больше
На 20?30 % меньше
На 10?20 % меньше
На 5?20 % больше
На 5?10 % больше
На 5 % меньше
На 5?10 % больше
На 100 % больше
На 30 % больше
На 2 % ниже
На 8 % ниже
В Москве повышенная конвективность воздушных масс и техногенная запыленность воздуха приводят к учащению гроз. Растет
интенсивность и общее количество осадков: их на 25 % больше,
чем вне города. Повышено относительно сельской местности количество пасмурных дней. Снега в городе выпадает в среднем на
25 % больше, чем в области.
Город Кемерово расположен в центре котловины с перепадом
высот от 105 до 260 м, с циклоническим типом погоды ? с осадками и сильными ветрами юго-западного и западного направлений.
Застаивание загрязненных воздушных масс в ночные и утренние
часы составляет более чем 50 %, повторяемость инверсий ? 87 %
зимой и 60 % летом. Все это в совокупности с огромными объемами выбросов от стационарных источников создает очень высокий
уровень загрязнения атмосферы в городе.
Плотность застройки и специфика планировочной структуры в
Воронеже определяют наличие четырех типов погоды в границах
городского ядра: климат островов тепла, бризовый, умеренно
93
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
влажный и городской умеренный. Каждый их этих типов микроклимата образуется в определенной зоне города и занимает присущую ему территорию. Основным является первый тип. Он характерен для селитебной и промышленной зон: температура
воздуха на 3?5 °С выше, чем в окрестностях, влажность воздуха
достигает 98 %.
Климат отдельных территорий Нижнего Новгорода обусловлен
его расположением. Низинная часть города имеет среднегодовую
температуру на 0,3 °С выше, чем возвышенная часть. Летом эта
разница становится еще больше. Продолжительность безморозного периода в заречной части на 4 дня меньше, чем в нагорной части. Относительная влажность в возвышенной части выше.
3.5. РАСТЕНИЯ
Ранние поселения и феодальные города находились в относительном равновесии с окружающей средой, поэтому для них
была характерна выраженная индивидуальность в составе флоры
и растительности, определяемая окружающими город аборигенными сообществами. Считается, что в настоящее время около
15 % видов растений являются общими для всех городов Европы,
т. е. наблюдается тенденция к «обезличиванию» растительности
городов.
Городскую среду целесообразно подразделять на определенные
блоки ? экотопы, совокупность которых специфична для каждого
населенного пункта. Однако единой классификации урбаноэкотопов пока не разработано. Предложено, в частности, выделять
только пять категорий таких экотопов:
1) экотопы с полным отсутствием на них антропогенных воздействий;
2) экотопы с ограниченным воздействием человека, в которых
мест, непригодных для роста растений, не более 5 %;
3) измененные и деградированные экотопы с преобладанием
полуестественной растительности;
4) экотопы с сильными антропогенными изменениями и преобладанием синантропной растительности;
5) экотопы, в пределах которых мест, полностью непригодных
для растений (асфальт, бетонные площадки и т. п.), более 30 %.
Можно на урбанизированных территориях выделять экотопы
по структурно-функциональным признакам. В этом случае основными категориями экотопов любых населенных пунктов будут:
1) техногенные территории в зонах расположения промышленных предприятий;
94
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
2) селитебные территории, занятые преимущественно многоэтажными жилыми домами;
3) коммуникационные системы (улицы, дороги, проезды, проходы, тропы);
4) газоны и клумбы;
5) парки, леса и луга рекреационного пользования, находящиеся в границах города;
6) районы личной застройки, дворы, дачи и огороды;
7) кладбища и пустыри;
8) зеленые защитные зоны вокруг городов, используемые городским населением для рекреационных целей.
Т. К. Горышина (1991) приводит следующую классификацию
городских насаждений. Городской парк ? сочетание зеленых насаждений (и обычно архитектуры малых форм) с дорогами, аллеями и водоемами, предназначенное для украшения местности, где
отдыхают люди. Специфика городских парков состоит в их местоположении (внутри города) и разнообразии форм использования
(парки культуры и отдыха, аттракционов, детские, зоологические,
мемориальные и др.). Сады ? внутригородские насаждения меньших размеров, предназначенные для кратковременных прогулок,
осмотра, спокойного отдыха. Скверы ? одна из наиболее распространенных форм городского озеленения. Это небольшие (до 1,5?
2 га) участки территории, озелененные деревьями, кустами, газонами, с открытыми проходами, удобные для кратковременного
отдыха «на ходу». Бульвары ? озелененные полосы вдоль улиц и
набережных с отдельными дорожками для пешеходного движения. Рядовые посадки вдоль улиц также очень распространенная
форма озеленения. Для посадки вдоль тротуара обычно используется одна древесная порода, часто в стриженой форме, иногда сопровождаемая кустарником и полосой газона. Внутриквартальные
насаждения в центре города ? это совсем небольшие участки растительности (иногда всего несколько деревьев и кустарников или
даже одиночное дерево ? солитер) во дворах жилых зданий или
перед ними, на отдельных незастроенных пятнах и т. д. Вертикальное озеленение ? вьющиеся и лазящие растения на стенах и
специальных опорах, а также декоративные растения на балконах
зданий.
Формирование растительности в разных урбаноэкотопах существенно различается. В некоторых из них сохраняется естественная растительность, в других она почти полностью замещается искусственно сконструированными зелеными насаждениями. Коммуникационные системы служат основным каналом заноса в город новых видов растений. В селитебных районах нередко
складывается полуестественная растительность.
95
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Бульшую часть неблагоприятных факторов и изменений природной среды, которые они вызывают, мы рассмотрели ранее. В
условиях городской среды во флору вносится много изменений.
Во-первых, идет уничтожение естественной растительности и селективное подавление отдельных видов. Во-вторых, осуществляется интродукция новых видов деревьев, кустарников и трав.
В-третьих, производится выборочная заготовка отдельных видов
с отчуждением их биомассы. Кроме того, идет стихийный процесс заноса на урбанизированные территории до того несвойственных данной местности видов растений. Растения, произрастающие в населенных пунктах, нередко рассматривают как синантропные, т. е. растения, расселение которых происходит под
влиянием деятельности человека. В этом смысле понятие «синантропные растения» является синонимом антропофитов (растений,
привнесенных человеком). Как правило, в группу растений городской флоры входят и апофиты (растения, первоначально растущие на данной территории). Интродуцентами называются виды
как растений, так и животных, которые преднамеренно привнесены в определенный регион. Инвазийными видами являются растения и животные, которые активно натурализуются в данном
регионе, нередко вытесняя местные виды. Термин «адвентивный» обычно применяют к растениям ? это виды, чужеродные
для данной местности (т. е. антропохоры), или виды, которые занесены случайно. Антропохоры ? растения, непреднамеренно расселяемые человеком.
Урбанофлора (городская флора, флора городов) формируется в
определенной степени спонтанно. С повышением плотности урбанизации падает степень покрытия территории растительностью.
Минимальное покрытие обычно наблюдается в центре города.
Несмотря на это, городские агломерации в целом имеют относительно более высокое число видов по сравнению с окружающей
сельской местностью. Этому способствует гетерогенность экологической среды городов. Повышает число видов флоры наличие
на территории города рек или других водоемов. Аналогичным образом сказывается и уровень развития транспортных сетей. Флоре
крупного города свойственны определенные отличия от флоры
окрестностей. Они выражаются в концентрации заносных видов в
определенных местообитаниях и более легком проникновении
новых видов вследствие возрастания степени нарушенности растительного покрова (Г. Зукопп и др., 1981). Процесс формирования городской флоры усиливается также интродукцией декоративных и других форм, используемых для озеленения территории
городов. Одновременно выражен процесс элиминации из флоры
апофитов, многие из которых не приспособлены к обитанию в го96
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
родской среде. В итоге видовое богатство урбанофлоры отражает
соотношение этих двух тенденций.
Р. Виттиг с соавторами (1985) предложили классификацию видов городской флоры по их происхождению и экологии. Они выделили пять групп:
1) экстремальные урбанофобы ? растения, не произрастающие
в городах и встречающиеся там только случайно;
2) умеренные урбанофобы ? растения, произрастающие в городах только в местах, сохранивших естественную растительность, или в местах, почти не затронутых антропогенной трансформацией;
3) урбанонейтральные виды ? убиквисты, которые распространены по всем городским экотопам и отличаются широкими экологическими амплитудами по всем основным факторам;
4) умеренные урбанофилы ? растения, тяготеющие к типично
урбанизированным экотопам (промышленным зонам, местам
многоэтажной застройки), но встречающиеся также и в других городских экотопах;
5) экстремальные урбанофилы ? растения, приспособленные
исключительно к типично городским экотопам; некоторые из них
имеют узкие амплитуды, например: индустриофилы, произрастающие в местах промышленной застройки; орбитофилы, произрастающие у вокзалов, и т. п.
Обычно в городской флоре преобладают представители семейств сложноцветных, злаков и крестоцветных. Чаще всего истинных синантропов в городской флоре не менее 60 %. Даже в небольших городах процесс синантропизации флоры идет очень активно, и доля антропофитов здесь чаще всего составляет не менее
20 %. В Саранске на долю антропофитов приходится 68,5 % растений. На пустырях, насыпях, в заброшенных садах разрастаются
главным образом рудеральные (сорные) растения.
В целом флора городов изучалась многими исследователями.
Известно, что в Москве произрастает 1460 видов растений, в
Санкт-Петербурге ? 645, в Барнауле ? 565, в Херсоне ? 964,
в Мариуполе ? 915, в Николаеве ? 905, во Владивостоке (без пригородов) ? 466, в Казани ? 914, в Ульяновске ? 1272, в Познани ? 551, в Бирмингеме ? 547 видов. В Москве известно 366 видов древесных растений, из которых только 43 относятся к местным видам. Преобладающими породами являются быстрорастущие клен американский и тополь черный (осокорь). В Одессе
насчитывают около 1500 видов трав, деревьев и кустарников, из
которых трав 879 видов. В прибрежном городе Пярну ? 379 видов
растений. Таким образом, видовое богатство урбанофлоры зависит от численности населения в городе, которая косвенно отражает занимаемую городом площадь. Обычно в южных городах видо97
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
вое разнообразие растений больше, чем в северных. Здесь необходимо указать, что число видов в урбанофлоре постоянно увеличивается и приведенные цифры также возрастают с каждым годом.
В городской черте Липецка обнаружено 64 вида мхов. Это не
так много по сравнению с другими близко расположенными городами и связано с практическим исчезновением дубрав. В их остатках найден 21 вид, в парках и скверах ? 17, в центре города ? всего 6 видов мха. Видовой состав лишайников Уфы обеднен и насчитывает 27 видов, которые распространены и в других городах.
При этом различий по лихенофлоре отдельных загрязненных районов города не обнаружено, что свидетельствует о стабильности
развития всех выявленных видов в условиях города.
Флора Воронежа насчитывает 1246 видов высших растений: это
64,5 % флористического состава всей Воронежской области. Значительным числом видов характеризуются семейства сложноцветных, злаков и розоцветных. Сложноцветные заполняют практически все экологические ниши в городских сообществах. В своем
составе они имеют большое число видов, разносимых животными,
ветром и водой. Относительно загородных сообществ в городе повышается доля растений семейства маревых, которые довольно
эвритопны, обладают высокой всхожестью и приживаемостью на
пустырях, свалках, обочинах дорог и т. п.
По данным за 2004 г., во флоре Саранска насчитывалось
843 вида сосудистых растений: папоротников ? 4, хвощей ? 6,
голосеменных ? 3, покрытосеменных ? 830. Наиболее богаты
видами сложноцветные, злаки, розоцветные, бобовые и крестоцветные. Самой многочисленной формой растений являются многолетние травы (60,5 % всех видов), деревья ? всего 9,0 %. Из
эколого-фитоценотических групп многочисленны сорные растения (41,4 %). На территории Йошкар-Олы выявлено 780 видов,
что составляет 62 % всей флоры Республики Марий Эл. Из них
22 вида относятся к споровым растениям, 9 ? к голосеменным,
остальные виды ? покрытосеменные растения. Из общего количества только 529 видов ? аборигенные виды, остальные ? заносные. Флора Петрозаводска насчитывает 985 видов. В древнем
городе Шуе найдено 484 вида растений, из которых 212 адвентивные.
В Казани при сопоставлении списков флоры конца XIX в. и
1970?1980-х годов обнаружено увеличение общего числа видов
растений за счет частичного увеличения площади города. При этом
уменьшилась относительная доля голосеменных и папоротникообразных растений, наиболее чувствительных к городской среде.
Практически исчезли растения лесных биоценозов, увеличилось
число видов растений, устойчивых к засушливому климату. В целом флора приобрела черты, более свойственные степной зоне.
98
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Во флоре Великого Новгорода выявлено 543 вида (исключая
культурные и декоративные растения). Основная часть видов произрастает в древнем ядре города и на окраинах (соответственно
256 и 350 видов). В недавно построенных районах многоэтажной
застройки число видов снижается до 90, а в районах послевоенной
застройки возрастает до 120.
Таким образом, флористический состав городских территорий
достаточно богат и складывается обычно из определенного числа
растений местной флоры и значительного числа адвентивных (заносных) растений. Флора городов очень динамична и непостоянна, поэтому приведенные цифры отнюдь не константны; они изменяются по мере расширения исследований флоры городов.
Чрезвычайно нестабильна флора молодых городов, которые могут
выступать своеобразными территориями для изучения влияния
процессов урбанизации на растения. Например, в Воркуте оказалось, что списки видов растений, составленные с интервалом 1?
3 года, имеют мало общего.
Не менее богаты видами растений и городские свалки. Это
очень гетерогенный субстрат, который характеризуется довольно
экстремальными значениями факторов среды: температурой до
80 °С и выше, обусловленной разложением органического субстрата, щелочными значениями рН. Помимо этого, свалки насыщены тяжелыми металлами. Несмотря на столь казалось бы непригодные для существования условия, на свалках через год-два
появляются некоторые виды растений из злаков, полыней и др.
3.6. ЖИВОТНЫЕ
Обычно формирование фауны городов включает в себя так называемые вобранные виды и виды, заселившие города с косвенным или прямым участием человека (рис. 9). Некоторые виды уже
давно поселились на данной территории и стали составной частью
местной фауны. Строго говоря, их уже нельзя назвать адвентивными. В отличие от растений время поселения и происхождение
их только в редких случаях точно известны. В городах довольно
много видов, аналогичных археофитам (попавшим в данный район еще до Средневековья). Это, например, рыжий и черный тараканы, домовой сверчок, сахарная чешуйница, постельный клоп.
Они уже причисляются к среднеевропейской фауне. Только в отношении сравнительно небольшого их числа можно говорить о
сознательном завозе; большинство же завезены непреднамеренно,
но активно распространились (см. подраздел 3.7).
На приусадебных участках в частном секторе Тулы было собрано 368 видов насекомых, относящихся к 9 отрядам и 59 семей99
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
А
Б
Рис. 9. Животное население городов:
А ? змея на дороге пригорода Харрисбурга (США) ? вобранный вид; Б ? галки на парапете
домов
ствам. Известно, что преобладание представителей отрядов
Coleoptera и Hymenoptera свойственно лесным экосистемам, а
Lepidoptera и Heteroptera ? луговым. Присутствие некоторого
числа видов Orthoptera также подтверждает наличие аналогов луговых экосистем. Такое сочетание отдельных групп насекомых
свойственно также агроценозам. Большое количество Diptera может объясняться присутствием аналогов луговых биоценозов, но
также связано и с присутствием человека. Среди Diptera имеется
множество сапрофагов, ставших вполне синантропными видами.
Богатство составов энтомофауны объясняется разнообразием условий обитания. Массивы частных приусадебных участков, находящиеся в городской среде, могут рассматриваться как резерват
для сохранения видового разнообразия насекомых в городских условиях. Этому способствует как наличие большого количества
кормовых растений фитофагов, так и уменьшение обработки возделываемых культур химическими препаратами. Биомасса жужелиц в Лейпциге постепенно убывает к центру города. Во внутригородских районах доминируют мелкие виды, которые, вероятно,
лучше выдерживают хозяйственную деятельность и уход за зелеными насаждениями, а также воздействие избыточного количества птиц. Исследования других групп жуков, пауков, мокриц и
многоножек дали сходные результаты, что говорит о повышенной
способности мелких видов к переселению.
Фауна чешуекрылых Элисты также разнообразна, что обусловлено наличием различных типов местообитания. Наиболее бога100
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
тым по числу видов является семейство Noctuidae (33,6 %). Важными также являются семейства Geomethridae (11,2 %), Pieridae
(6,4 %), Lycaenidae (5,6 %), Nymphalidae (4,8 %), Phycitidae (4,8 %).
В городе преобладает мезоксерофильный комплекс ? 48,8 %
(представители семейств Noctuidae, Pieridae, Pyraustidae, Phycitidae). Мезофильный комплекс, представленный семействами
Lycaenidae, Nymphalidae, Geometridae, составляет 21,6 %. Последнее место занимает ксерофильный комплекс ? 9,6 % (представители семейств Coleophoridae, Crambidae, Pterophoridae). Такое
соотношение экологических комплексов основывается на мозаичном сочетании степных и полупустынных растительных сообществ в черте и окрестностях города. Преобладание мезоксерофильного комплекса бабочек обусловлено тем, что в микропонижениях, балках, оврагах, парковых насаждениях развивается
азональная растительность, не характерная для степных и полупустынных типов сообществ.
В Центральной Европе до 70 % местной герпетофауны включается в состав обитателей урбанизированных территорий, где они
связаны с зелеными насаждениями и водоемами (Ф. Дж. Обст,
1986). Аналогичная ситуация складывается и в других городах европейской части России, в частности в городах Поволжья (Казани, Саратове, Саранске, Нижнем Новгороде и др.).
Городские популяции птиц часто характеризуются высокой
численностью, плотностью населения и плодовитостью, что
объясняется обилием корма и отсутствием (или малой численностью) хищников. По тем же причинам высокая численность характерна и для заселяющих города несинантропных грызунов.
В Саратове зарегистрировано 193 вида птиц. Из них в лесопарковой зоне доминирует большая синица, в отдельные периоды
года ? чиж (ноябрь?март), полевой воробей (зима?осень), сорока (зима). В Черновцах (Украина) преобладают грач, зяблик и
большая синица (И. В. Скильский, В. Г. Табачишин, 2005). Показатели суммарного обилия птиц и биомассы увеличиваются в
ряду: открытые пространства?лесопарки?водоемы и их окрестности?городские парки?скверы и бульвары?районы одноэтажной индивидуальной застройки?районы новой многоэтажной застройки?районы старой многоэтажной застройки.
В Саранске в авиафауне преобладают врановые, в герпетофауне ? остромордая и озерная лягушки, прыткая ящерица. Однако
заселение города разными видами птиц шло неодинаково. До начала 1980-х годов здесь гнездились только грач и галка. В конце
1960-х годов самым многочисленным видом был грач: по численности он преобладал над серой вороной в 8 раз, галкой ? в 20 раз.
Сорока начала заселять города в 1980-х годах и сейчас полностью
освоила все пригодные для гнездования территории. Последним в
101
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
город проник ворон. В настоящее время этот вид осваивает промышленную зону, устраивая свои гнезда на железных столбах
ЛЭП и в заброшенных корпусах предприятий.
На 1985 г. в Москве в пределах Московской кольцевой автодороги зарегистрировано 190 видов диких наземных позвоночных
животных (без пролетных и залетных птиц): 43 вида млекопитающих, 130 видов гнездящихся птиц и 3 вида предположительно
гнездящихся, 4 вида пресмыкающихся, 10 видов земноводных.
Эти данные свидетельствуют о том, что даже на такой предельно
урбанизированной, плотно населенной, перенасыщенной автотранспортом и различными промышленными и коммунальными
объектами городской территории разнообразие животного мира
пока остается высоким. Прежде всего это обусловлено сохранением различных природных ландшафтов (мозаичностью среды),
сравнительно малонарушенных лесных насаждений, а также высокими адаптивными способностями некоторых видов к существованию в городе. В относительно благополучном положении
находятся лесные животные, чьи местообитания представлены
здесь более чем на 10 000 га и отличаются весьма большим биотопическим разнообразием.
В наиболее неблагоприятном положении из лесных животных
оказались виды, тесно связанные с хвойными лесами, постепенно
заменяющимися в Москве липняками и березняками. В первую
очередь это относится к птицам хвойного леса (перепелятник,
черный дятел, клест-еловик, чиж, хохлатая синица, московка, буроголовая гаичка, желтоголовый королек, малая мухоловка, теньковка, лесная завирушка). В большинстве районов города луга и
болота исчезли или их площадь сократилась. Деградировали пойменные водоемы, низинные луга и болота (загрязнение, уничтожение растительного покрова, нарушение гидрологического режима и др.). В разряд уязвимых попали даже самые обычные для
Подмосковья травяная и остромордая лягушки, желтая трясогузка, луговой чекан, барсучок, речной сверчок, камышовая овсянка,
чечевица. Всего в 2?3 точках обнаружены в пределах МКАД уж,
краснобрюхая жерлянка, чесночница, зеленая жаба; только в одном месте отмечены на гнездовании большая выпь, серая куропатка, перепел и болотная сова.
В долинах малых рек исчезают поселения обыкновенной полевки и связанные с ними ласка, горностай, черный хорь, пустельга, ушастая сова. Самую существенную утрату фауна города
понесла в результате застройки Люблинских полей фильтрации ?
единственного в Москве места гнездования малой, сизой и серебристой чаек, черношейной поганки, травника, мородунки и других околоводных птиц. К 2000 г. на территории Москвы значительную часть фауны наземных позвоночных составляли редкие,
102
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
уязвимые в условиях города и находящиеся под угрозой исчезновения виды.
В малых городах, например в Черноголовке (Московская обл.),
при изучении структуры населения мелких млекопитающих на
незастроенных территориях были обнаружены биотопические
различия. Оказалось, что для этих животных наименее пригодными для жизни являются газоны, бульвары и скверы, о чем свидетельствуют низкие показатели обилия, видового разнообразия и
преобладание синантропных видов. От центра к периферии города отчетливо выражены рост обилия мелких млекопитающих, их
видовое разнообразие и значимость видов на фоне снижения доли
синантропов. От окраин к центру города прослеживается переход
от лесного сообщества через луговое к обедненному синантропному. В отличие от незастроенных участков Москвы зеленые территории Черноголовки в целом более тождественны лесному ценозу
и менее ? антропогенному. Это объясняется молодостью города и
рождением его на территориях, занятых лесами.
В малоосвоенных тундрах Крайнего Севера в незастроенных
частях населенных пунктов преобладают те же виды, что и в зональных биотопах: копытный лемминг совместно с сибирским
или желтобрюхим. В населенных пунктах, расположенных в малои умеренно освоенных лесных регионах, вне построек чаще господствует красная полевка вместе с рыжей (европейская часть
России) или с полевкой-экономкой (Сибирь). В малоосвоенных
районах тундр, Якутии и гор Сибири к этим видам в незастроенных частях населенных пунктов добавляется узкочерепная полевка. В городах и поселках средней полосы России господствуют полевая мышь вместе с восточноевропейской (реже с обыкновенной) полевкой, а в людных районах Дальнего Востока ? с дальневосточной полевкой. В окружающих их плакорных природных
биотопах эти виды не доминируют. В населенных пунктах аридных районов юга России, Забайкалья, юга Украины, Казахстана и
Центральной Азии домовая мышь, обычная в постройках, господствует и под открытым небом. На Сахалине вне построек преобладает серая крыса.
Интересна фауна самих домов (многоэтажных и малоэтажных).
Например, в Ставрополе по санитарно-гигиеническим показателям были выделены три категории подвалов: чистые (освещенные,
сухие; около 30 % всех осмотренных подвалов); замусоренные
(плохое освещение, повышенная влажность; 40 %); чрезмерно загрязненные (без освещения, с высокой влажностью и непостоянной температурой; 30 %). В подвалах 2-й и 3-й категории обитают
кошки и реже собаки. Грызуны, в основном мыши, отсутствуют в
подвалах лишь в летний период. Видимо, в это время они кормятся в открытых местообитаниях. А вот крысы обитают в подвалах
103
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
круглогодично. Гнезда мышей в основном располагаются в теплоизоляции горячего водоснабжения. В утепленных подвалах, но с
протечками воды комары размножаются даже в самые холодные
зимы. В подвалах постоянно встречаются и другие беспозвоночные и позвоночные животные: мухи различных видов, пауки, дождевые черви и кивсяки (в загрязненных подвалах), различные
гельминты (в основном в фекалиях кошек и собак), вредители
плодоовощных культур, которые заносятся с заготавливаемыми
населением продуктами. Нетипичными обитателями подвалов
можно считать змей, летучих мышей, хомячков, голубей, ос, белых крыс и др. Они встречаются изредка и, скорее всего, появляются в подвалах на непродолжительное время. Тараканы также в
подвалах встречаются редко.
Изменения, связанные с урбанизацией, не всегда негативны
для животных. Особенности городской архитектуры открывают
широкие возможности для поселения многих видов птиц. Известно, например, что расселение некоторых видов, гнездящихся в
скалах, прямо связано с распространением каменной архитектуры
(стриж, сизый голубь). Плотная застройка создает в городах благоприятный микроклимат, что служит причиной формирования
оседлых городских популяций некоторых птиц. Во многих городах
водоемы становятся прибежищем многочисленных видов птиц
(рис. 10). Нередко на них формируются целые популяции отдельных видов.
Некоторые птицы полностью порывают связи с исходными сообществами. Известно, что в Европе ряд видов птиц (черный и
певчий дрозды, вяхирь и др.) в древесных насаждениях городов и
других типов поселений человека достигают большей численности
и плотности населения, чем в естественных биотопах. Белые трясогузки в Финляндии в основном (82,5 %) гнездятся в постройках
человека (M. Лейнонен, 1974). То же свойственно многим другим
закрытогнездящимся видам. За последние десятилетия в городах
Карелии отмечается углубление процессов урбанизации у целого
ряда наземных, водных и околоводных птиц (кряква, лысуха, серая ворона, сорока, ворон, сойка, большая синица, лазоревка, рябинник, белая трясогузка, зеленушка и др.). Освоение территории
городов сопровождается изменениями различных сторон биологии и поведения птиц. При этом отмечается формирование замкнутого городского населения или обособление оседлых урбанистических популяций отдельных видов (кряква, серая ворона, сорока, большая синица, лазоревка, зеленушка и др.).
Белобрюхий стриж гнездится в природе на отвесных скалах в
высокогорье, но встречается и в городах на высоких зданиях.
Предполагают, что деревенская ласточка стала синантропом много тысяч лет назад, сменив свои исходные местообитания (верти104
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Рис. 10. Пруд в Таллине ? местообитание многих водоплавающих птиц
кальные скалы и др.) на здания. Сегодня она живет почти исключительно в таких условиях, однако чаще в деревнях, чем в городах.
Деревенская ласточка характерна для пригородов, а внутри города
она гнездится большей частью изолированно, вероятно, из-за удаленности от водоемов. Гнезда чаще размещаются у мест содержания животных: например, в зоопарках, у ветеринарных лечебниц,
конюшен. Деревенские ласточки встречаются даже в промышленных зданиях. Требования их к типу сооружений высокие и в городах удовлетворяются редко. После периода гнездования птицы часто стаями залетают в город, ловят на улицах и в парках насекомых и греются на крышах. Городская ласточка в природных
условиях гнездится на скалах, в качестве вторичных мест гнездования она использует определенные структуры зданий. В некоторых городах наблюдалось взрывообразное увеличение ее численности. Излюбленными местами для поселения служат районы новостроек.
В начале XX в. кольчатая горлица была известна только на территории Средиземноморья. Однако затем этот вид начал быстро
распространяться, в значительной степени благодаря наличию городских территорий с удобными разреженными лесопосадками.
105
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Например, в Берлине первые размножающиеся пары были отмечены в 1950 г. В 1964 г. в городе уже наблюдали 1432 пары, а еще
через 10 лет обнаружили еще большее увеличение численности
воспроизводящейся популяции. Произошло изменение предпочитаемых местообитаний: горлицы начали селиться в плотно застроенных районах, окруженных разреженным древостоем, в аллеях и
открытых местах (Г. Зукопп и др., 1981).
Благоприятные условия микроклимата в городах в сочетании с
доступностью корма привели к появлению оседлых популяций
скворцов и некоторых других видов птиц (Ф. Граме, 1982). В городских условиях, особенно в странах с относительно мягким
климатом, зарегистрированы случаи необычно раннего начала
половой активности птиц, вызванные, вероятно, дополнительным освещением. Так, отмечено пение черных дроздов в январе;
в марте 1976 г. в Йене (Германия) пение этих птиц в городе начиналось на 45 мин раньше, чем в лесу. Там же в апреле наблюдали
сбор корма для птенцов, в том числе ночью перед освещенными
окнами.
Аналогичная ситуация с циклами активности земноводных в
Казани. В различных частях города период активности становится
длиннее: в частности, первые встречи лягушек в городе отмечены
почти на декаду раньше, чем за его пределами, а период активности остромордой лягушки в городе завершается примерно в то же
время, что и за городом, т. е. общая продолжительность этого периода здесь длиннее почти на декаду. Прудовые лягушки в городе
примерно на декаду позже уходят на зимовку; общая продолжительность активного периода больше, чем за городом (табл. 27).
27. Средние показатели первых и последних встреч, периода активности (дни) двух
видов амфибий в Казани и на Раифском участке Волжско-Камского госзаповедника
(ВКГПЗ) за 1996?2001 гг.
Вид
R. arvalis
R. lessonae
Kазань
Даты
18.04 ? 06.10
25.04 ? 30.09
ВKГПЗ
Активность (дни)
174
158
Даты
Активность (дни)
24.04 ? 07.10
02.05 ? 21.09
167
139
Исследование населения птиц в районах с разной антропогенной нагрузкой в Южной Африке (дельта реки Окаванго, Ботсвана)
показало, что наибольшее число видов отмечается в местах, переходных от естественных биотопов к сильно нарушенным деятельностью человека. Наибольшая же плотность населения при
малом числе видов характерна для хорошо освоенных человеком
участков.
В Северной Америке лесной сурок не вытесняется человеком;
он в больших количествах селится как на культивируемых землях,
106
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
так и по обочинам шоссейных дорог. В последнем случае максимальная численность отмечена в пригородах, что, видимо, определяется отсутствием здесь хищников (Р. Вонтобел, 1983).
Богатая городская фауна удовлетворяет эстетические запросы
человека, способствует возникновению устойчивых, саморегулирующихся систем, поддерживая, в частности, сохранность зеленых насаждений ? почти единственных источников кислорода в
урбанизированной среде. Но не всегда естественное формирование городской фауны благоприятно для человека: некоторые птицы
повреждают фруктовые сады и виноградники; многие из них, поселяясь вблизи аэропортов, создают ощутимые помехи авиации;
иногда животные могут быть источниками инфекций. К последней категории относятся и активно внедряющиеся в городскую и
пригородную среду популяции одичавших собак и кошек. Особенно опасными становятся собаки, которые во многих городах
собираются в стаи и, обитая в пригородных лесах, делают вылазки
в соседние спальные микрорайоны; собаки (даже домашние) совершают непредсказуемые нападения на жителей. В силу этих
причин стихийному формированию фауны городов и промышленных районов необходимо противопоставить направленное ее
создание на основе знания экологии отдельных видов, формирования сложных растительных сообществ (пока озеленение ведется
без экологических обоснований), экологической коррекции архитектурных форм и т. п.
3.7. ИНВАЗИОННЫЕ ВИДЫ
Одним из постоянно действующих факторов изменения структуры сообществ является внедрение в их состав новых видов. Города, по сути, являются своеобразными центрами (форпостами)
появления, закрепления и распространения новых видов. Вселение постоянно происходит путем непреднамеренного переноса
самых разных растений и животных всеми видами современного
транспорта, в основном водного и наземного. Окраины городов с
районами личной застройки и дачами во многих крупных (и не
очень крупных) городах в последние годы активно разрастаются; и
здесь быстро уничтожаются пригородные леса и луга, особенно в
поймах рек и небольших речек, что существенно ухудшает общий
экологический каркас урбанизированной территории. Эти территории наряду с транспортными коммуникациями стали заметными воротами для внедрения новых видов. А. В. Чичев (1983) только на железных дорогах Московской области обнаружил 729 видов
растений. В Берлине в 1787 г. было выявлено 20 заносных натурализовавшихся видов рудеральных растений, в 1884 г. ? уже 51, а в
107
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
1959 г. ? 79 видов. Общее увеличение количества видов прямо
коррелировало с повышением численности городского населения
с 1860 г.
Обычно для всех приморских городов характерна повышенная
доля видов американского происхождения. В городе Лабытнанги,
расположенном в тундровой зоне, зарегистрировано 62 синантропных вида растений. В пределах городской черты Донецка и
Макеевки выявлено 485 спонтанно поселяющихся видов растений. Флора интродуцентов в Хабаровске насчитывает 265 видов, в
Воронеже ? 378 видов. В Иваново выявлено 378 таких растений,
среди которых 152 вида вполне успешно натурализовались на
территории города. В небольшом городе Рубцовске (Алтайский
край) обнаружено 144 заносных вида (29 % общего числа видов
флоры).
В Петрозаводске было выявлено два пика интенсивного притока заносных растений. Первый пик пришелся на время Второй
мировой войны, когда происходило интенсивное перемещение
живой силы и техники. Второй пик наблюдался в конце XIX ? начале XX в., когда стали увеличиваться грузопоставки плодоовощной продукции, развиваться мелкооптовая продажа и т. п. Это
обусловило занос многих, в основном южных, видов растений.
В Саранске из выявленных 375 видов растений адвентивные
(заносные) растения Мордовии составляют 257 видов. Процесс заноса идет постоянно. Эти растения проникают в местную флору в
результате непреднамеренного заноса (в основном по транспортным путям) и сознательной интродукции. Последний процесс в
городах происходит в связи с массовым увлечением жителей выращиванием плодово-ягодных, декоративных и овощных растений и
активизацией работ по озеленению городской территории. Часть
пришлых видов, обладая большей экологической пластичностью,
внедряются в природные фитоценозы, прочно закрепляясь в местной флоре и даже иногда вытесняя аборигенные растения. К таким видам относятся борщевик Сосновского, элодея канадская,
недотрога железистая и др. Другая часть непродолжительно держится на местах заноса и со временем исчезает.
Адвентивная флора Брянска включает 216 видов из 48 семейств. По происхождению среди них доминируют средиземноморские (30 %), ирано-туранские (24 %) и североамериканские
(17 %) виды.
Заносные растения Санкт-Петербурга включают 544 вида из
76 семейств. Основная часть (около 43 %) приходится на семейства сложноцветных, крестоцветных и злаков. Преобладают однолетние растения засушливых и открытых местообитаний. Как и в
Брянске, происхождение видов в основном средиземноморское и
ирано-туранское.
108
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
На примере Удмуртии проиллюстрируем основные современные способы расселения ксенофитов (случайно завезенных растений). А. Н. Пузырев (2003) выделил несколько видов иммиграции:
1) с пищевым и фуражным зерном (из Северной и Южной
Америки, Западной и Южной Европы, Средиземноморья, Западной Азии, Южной Сибири);
2) с южными фруктами и овощами (Центральная Азия, Кавказ,
Крым, Молдавия);
3) со строительными материалами;
4) с раковинами моллюсков (южные регионы);
5) с посевным и посадочным материалом;
6) с семенами цветочно-декоративных культур;
7) другие способы (с семенами газонных трав, с сеном и соломой, с кормом для клеточных птиц, с привозной известью и т. п.).
Эта градация несколько условна, так как один и тот же вид может проникать в любой регион самыми разными способами, но
она достаточно наглядно показывает пути непреднамеренного заноса растений человеком.
Животных перевозят вместе с грузами, они прикрепляются к
днищам кораблей, проникают в железнодорожные вагоны, трюмы
судов, кабины самолетов. Масштабы такой ненаправленной интродукции весьма внушительны. Отмечено, что в крупные порты
регулярно завозятся многие десятки видов животных. Так, в одном лишь транспорте риса из Тринидада на Кубу было обнаружено 42 вида членистоногих.
Ч. Элтон (1960) в обзоре нашествий животных и растений приводит пример одного судна, перевозившего рис, на котором зарегистрировали 41 вид животных. В основном перевозятся беспозвоночные, в меньших количествах и несколько реже, но достаточно
регулярно завозятся и позвоночные (чаще амфибии и рептилии), а
также млекопитающие и реже птицы.
В последние годы в некоторых городских квартирах Ульяновска, Пензы и Саранска появилась крупная многоножка ? обыкновенная мухоловка. Этот вид, хорошо узнаваемый по более длинным ногам и сероватой окраске, распространен гораздо южнее ? в
Крыму и на Кавказе. Мухоловка ведет хищный образ жизни, днем
скрывается. Вполне вероятным путем заноса явился завоз молодых особей с фруктами или овощами. Еще один интересный вселенец ? липовая минирующая моль. Этот вид бабочки, распространенный в Японии, причиняет значительный вред посадкам
липы, которых в городах умеренной зоны всегда довольно много.
В середине 1980-х годов бабочка была обнаружена в Ульяновской
области, куда, по-видимому, была завезена с тарой или с другими
109
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
материалами из Японии. В настоящее время бабочка распространяется, и ее находят в городах Ульяновской, Пензенской, Самарской и Саратовской областей.
3.8. ЛАНДШАФТЫ
Наиболее мощный и постоянный фактор, изменяющий состав,
структуру и экологические связи в процессе антропогенного освоения природных комплексов, ? это изменение ландшафта и соответственно условий существования популяций отдельных видов и
целостных сообществ. Характер такого воздействия на природу
весьма многообразен, а механизмы его влияния на исходные сообщества известны пока лишь в общих чертах.
3.8.1. ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ЗОНИРОВАНИЕ
ТЕРРИТОРИИ ГОРОДА
Важной характеристикой урбанизированных территорий является зональное разделение города. Условно можно выделить два
подхода при зонировании территории городов: биологический и
геоэкологический. Как видно из названий, они отражают специфику научных исследований, проводимых тем или иным коллективом исследователей, т. е. биологи отдают предпочтение первому
подходу, а географы (и строители) ? второму. В первом случае основными критериями подобного разделения являются длительность и сила антропогенного воздействия на популяции растений
и животных. Во втором случае исследователи ориентируются на
так называемые градообразующие факторы, которые являются основными в процессе создания города и непосредственно влияют
на его рост. Соответственно предприятия, обусловливающие возникновение города и значение которых выходит за его пределы,
называют градообразующими предприятиями. К ним относятся промышленные предприятия, крупные транспортные узлы, вокзалы,
аэропорты, различные учреждения, санатории и др.
Несмотря на различия, оба подхода в конечном счете отражают
пространственно-временну?ю неоднородность городской территории по степени антропогенной трансформации среды.
Структура планировки современных городов сложна и многообразна. В ней выделяют следующие функциональные зоны: промышленную, внешнего транспорта, санитарно-защитную, жилую,
коммунально-складскую, зону отдыха.
Промышленная зона предназначается для размещения промышленных предприятий и связанных с ними объектов. Проекты фор110
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
мирования и размещения таких зон разрабатываются с учетом градостроительных требований. Наиболее вредные и опасные предприятия располагаются в отдалении от жилой зоны, причем с подветренной стороны. Для улучшения процессов рассеивания выбросов в атмосферу предприятия располагают на более высоких отметках местности, увеличивая тем самым фактическую высоту
выброса. Наоборот, предприятия с загрязненными промышленными площадками во избежание смыва загрязнений ливневыми
водами на жилую территорию должны размещаться на более низких отметках. При реконструкции промышленных зон предусматриваются следующие мероприятия: упорядочение планировки застройки района с выявлением территориальных резервов для размещения и развития перспективных предприятий, как старых, так
и новых; ликвидация или перемещение мелких и устаревших
предприятий и объектов, не имеющих территориальных резервов
для дальнейшего развития, а также предприятий и объектов, оказывающих отрицательное влияние на жилую территорию, соседние предприятия и окружающую природную среду; упорядочение
транспортных связей в зоне и ликвидация железнодорожных путей, пересекающих магистральные улицы на одном уровне и проходящих по жилым районам и набережным; благоустройство и
озеленение промышленной территории; организация мест стоянки транспорта. Для экономического использования инженерных
коммуникаций, ремонтного, энергетического и транспортного хозяйства отдельные промышленные предприятия в настоящее время группируются в комплексы. Однако такое комплексообразование имеет недостатки, связанные с чрезмерной концентрацией
промышленных предприятий и, как следствие, с суммированием
вредных воздействий.
Зона внешнего транспорта служит для размещения транспортных коммуникаций пассажирских и грузовых железнодорожных
станций, портов, пристаней и т. д. Необходимость в транспорте
возникает при достижении городом достаточно больших размеров, в то время как малый город можно назвать городом пешеходов. Чем больше город, тем больше видов транспорта в нем используется. В наиболее крупных городах, расположенных на главных железнодорожных магистралях, как правило, предусматриваются железнодорожные линии для пропуска транзитных грузовых
поездов без захода в город. Новые сортировочные станции размещают за пределами городов. Жилую застройку городов и других
населенных пунктов рекомендуется отделять от железнодорожных
линий санитарно-защитной зоной шириной 100 м, при этом 50 %
полосы должно быть озеленено. Новые порты рекомендуется размещать за пределами селитебной зоны на расстоянии не менее
111
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
100 м от границы жилой застройки. Речные порты и судоремонтные
предприятия речного транспорта по правилам необходимо размещать вне санитарной зоны основных водозаборных сооружений,
ниже жилой застройки по течению реки. Скоростные дороги и
дороги грузового движения размещают на территориях санитарнозащитных зон, на неудобных для жилой застройки землях, а на селитебных территориях ? при обеспечении полной изоляции скоростного движения транспорта от пешеходов и местного движения. Расстояние от края проезжей части скоростных дорог и дорог
грузового движения до красной линии жилой застройки рекомендуется не менее 50 м. В крупных городах отдается предпочтение
развитию электрического транспорта.
Санитарно-защитная зона предназначена для уменьшения отрицательного влияния промышленных и транспортных объектов
на население. Это зона пространства и растительности между промышленными предприятиями и районами проживания населения. Она обеспечивает пространство для безопасного рассеивания
вредных промышленных отходов. Ширина санитарно-защитной
зоны определяется как расстояние между промышленной площадкой и жилым районом и рассчитывается на основе данных о распространении воздействия загрязнения и санитарных норм. Для
посадки в санитарно-защитной зоне рекомендуется использовать
пылегазоустойчивые породы деревьев: клен американский, крушину, бузину, тую и др. Наиболее целесообразны комбинированные посадки деревьев и кустарников в виде зеленых полос. Организация санитарно-защитной зоны не исключает необходимость
оборудования предприятий очистными сооружениями, а является
только дополнительной мерой в рамках борьбы с загрязнением городской среды (рис. 11).
Жилая (селитебная) зона предназначена для размещения жилых
районов, общественных центров, зеленых насаждений. Микрорайоны и районы во многом определяют условия и образ жизни
людей. От состояния жилой среды, ее планировочных, технических, гигиенических и эстетических свойств зависит во многом качество города как формы территориальной организации населения. В ней запрещено строительство промышленных, транспортных и иных предприятий, загрязняющих окружающую человека
среду. Жилая зона размещается с наветренной стороны, а также
выше по течению рек по отношению к промышленным и сельскохозяйственным предприятиям с технологически загрязняющими
производствами. Основным структурным элементом жилой территории является микрорайон. В его пределах кроме жилых зданий
размещаются учреждения и предприятия первичного обслуживания. Концентрация населения в крупных городах сопровождается
повышением плотности застройки и этажности зданий, сокраще112
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
А
Б
В
Рис. 11. Функциональное зонирование городов:
А ? зона внешнего транспорта в Самаре; Б ? санитарно-защитная зона в Пущино;
В ? жилая (селитебная) зона Саранска
113
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
нием территорий для учреждений обслуживания и площади под
зелеными насаждениями, нарушением правильного функционирования селитебной территории, повышением уровня шума на
придомовых участках, в жилых помещениях, внутри микрорайонов и кварталов.
Коммунально-складская зона предназначена для размещения
торговых складов, складов для хранения овощей и фруктов, предприятий по обслуживанию транспорта (депо, автопарки), предприятий бытового обслуживания и т. д. Ее размещают вне жилой
территории, зачастую на территории санитарно-защитных зон
промышленных предприятий.
Зона отдыха включает городские и районные парки, лесопарки, спортивные комплексы, пляжи, дачные поселки, курорты, места туризма. По функциональному назначению выделяют три основных типа лесопарков: прогулочные, спортивные и полифункциональные. Наиболее распространенный тип ? прогулочный,
формирующийся вблизи жилого района и выполняющий рекреационно-оздоровительную функцию. Степень его благоустройства
зависит от уровня посещаемости и рекреационной нагрузки. По
мере роста города он часто трансформируется в городской парк.
Спортивные лесопарки размещают в системе рекреационной территории пригородной зоны и используют для занятий горнолыжным, санным и другими видами спорта. Полифункциональные лесопарки выполняют несколько функций: прогулочную, природопознавательную и природоохранную (Лосиный остров). Луговые и
гидроморфные ландшафты зеленых зон городов в последние годы
превращают в новый тип рекреационных объектов ? лугопарки и
гидропарки, которые привлекают горожан благодаря хорошей инсоляции и проветриваемости территорий. Значительным резервом
территорий зон отдыха являются участки, нарушенные в результате производственной деятельности человека. Освоение этих неудобных земель дает значительный градостроительный и гигиенический эффект. Примером такого преобразования является Нижний Новгород. Для этого города были типичны овраги протяженностью более 20 км, которые служили местом свалок, ускоряли
развитие эрозии городской территории. Превращение этой части
города в озелененные зоны отдыха значительно улучшило условия
городской среды, а также повысило эффективность использования городской территории.
3.8.2. ПРИМЕРЫ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО ЗОНИРОВАНИЯ
Ландшафтная система Нижнего Новгорода формировалась в
четыре этапа. Первый этап начинался с момента возникновения
города и закончился в XVIII в. Город в это время развивался пре114
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
имущественно на территории возвышенного правобережья рек
Оки и Волги, максимально приспосабливаясь к природным условиям: рельефу, водотокам, родникам, уплотняясь и совершенствуя
инфраструктуру по законам Средневековья. В 60-х годах XVIII в.
начинается переустройство города, знаменуя второй этап его развития. В это время засыпаются многие овраги, ландшафт преобразуется по определенному плану. Третий этап продолжался с
1920-х по 1990-е годы. В это время на периферии строятся промышленные предприятия, возводятся индустриальные гиганты
(автомоб??льный завод), размещаются промышленные предприятия, эвакуированные во время Великой Отечественной войны.
При этом преобразуются природные ландшафты: осушаются болота, сглаживается рельеф и т. п. Наблюдается типизация и унификация в строительстве. Считается, что именно данный этап развития города создал острую экологическую ситуацию. Четвертый
этап характеризуется присоединением к городу компактных
жилых массивов на бывших сельскохозяйственных ландшафтах,
укрупнением производственных и формированием рекреационных зон.
В настоящее время на территории города функционируют различные предприятия нефтепереработки, машиностроения, стройиндустрии, работают две ТЭЦ. Экологические проблемы Нижнего
Новгорода определились изначально неправильным размещением
промышленной зоны: она располагается равномерно по территории города. В систему озелененных территорий города входят городские парки, сады и скверы, санитарно-защитные зоны предприятий и транспортных магистралей, дворы, придомовые участки, объединяющие пешеходные связи (рис. 12).
Город Саранск располагается в лесостепных ландшафтах центральной части бассейна реки Инсар. Общей закономерностью
ландшафтной дифференциации является склоновая смена геокомплексов ? от приводораздельных пространств к долине реки
Инсар. Характерная черта рельефа территории города ? явная
асимметрия склонов, что выражается в большей крутизне склонов
южной и западной экспозиций. На основе разнообразия функциональных зон в Саранске выделяют следующие порядки ландшафтов: промышленные (промзоны), селитебные, парково-рекреационные, агрокультурные, транспортные (рис. 13).
Промышленная зона города представлена различными предприятиями. В общей сложности их насчитывается около 500
больших и малых. Основная часть крупных предприятий расположена в центральной, северной и южной промышленных зонах.
В центральной и южной зонах преобладают машиностроительные, металлообрабатывающие и другие предприятия. Промыш115
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Рис. 12. Схема зонирования территории Нижнего Новгорода:
1 ? промышленная зона; 2 ? рекреационная зона; 3 ? акватории; 4 ? мосты и основные
транспортные магистрали; 5 ? границы городской территории
ленные зоны примыкают вплотную к жилым застройкам. На территории северной промзоны расположены предприятия машиностроения, автотранспортные и самые разнообразные мелкие предприятия. Эта зона отделена от селитебной зоны автодорогой и лесопарками.
На территории города в селитебных ландшафтах выделяют
кварталы с одно- и многоэтажной застройкой. Самой старой частью Саранска, как и других городов, является центральная, сформировавшаяся с момента основания города и до середины XX в.
С 1960-х годов наряду с ней начинают развиваться северо-западный, юго-западный и северо-восточный жилые районы. Центральная часть города характеризуется мощным потоком общественного транспорта, двух- и пятиэтажными застройками и зна116
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Верхняя
лесная
дача
Нижняя
лесная
дача
Парковорекреационные
Малоэтажная
застройка
Агрокультурные
Пустыри
1 км
Многоэтажная
застройка
Рис. 13. Схема зонирования территории Саранска (номерами указаны водоемы;
см. пояснения в тексте)
чительной площадью асфальтированной территории. По обоим
берегам реки Саранки в этой части располагаются частные одноэтажные дома с приусадебными участками, парки культуры и отдыха, а также довольно большое количество дачных участков. Жилой массив Светотехника образован в начале 1960-х годов в северо-западной части за пригородным лесом. Сначала он застраивался пятиэтажными домами, а с конца 1970-х годов им на смену
117
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
пришли крупнопанельные 5?10-этажные дома. Жилой район Заречный расположен на правобережье реки Инсар. Он разделен на
три части: поселки Посоп, Гагарина и несколько спальных микрорайонов 5?16-этажной застройки, образованных в 1980?1990-х
годах. Поселковые части района имеют усадебную застройку. В северной части города в начале 1950-х годов одновременно со строительством тепловой электростанции возник поселок ТЭЦ-2. Он
застроен одно- и двухэтажными домами и со всех сторон окружен
промышленными предприятиями. Юго-западный жилой район
сформировался в конце 1950-х годов. Застройка началась с правого низкого берега реки Саранки одноэтажными домами с приусадебными участками. Затем началось строительство многоэтажных
жилых домов. Этот район с двух сторон окружен лесом.
Парково-рекреационные ландшафты на территории города
представлены лесопарками, парками, скверами и лесополосами.
В пригороде и парковой зоне Саранска преобладают вторичные лиственные леса, преимущественно дубравы. В древостое к дубу
примешиваются другие широколиственные породы: липа, ясень
и т. д. Подлесок богат: его образует семенной подрост первого
яруса, бересклет, орешник, рябина. Большие площади природных лесов представлены осинниками. Почти сплошной лесной
массив к западу от жилого района Светотехника ранее делился на
верхнюю и нижнюю лесные дачи. Верхняя отделяет этот район
от центра города. Она пересечена дорогами, часть ее уничтожена
в ходе промышленной и жилой застройки. Нижняя лесная дача
также непосредственно примыкает к селитебной зоне, промышленным предприятиям, массивам дач, кладбищам. Лесной массив в восточной части города аналогичен по сложению и представлен в основном молодыми осинниками. Лесные массивы характеризуются значительным остепнением и богатым флористическим составом.
Участки степной растительности сохранились небольшими
фрагментами по крутым склонам коренного берега реки Инсар и
его притоков, по склонам балок и оврагов. Эти участки относятся
к северным разнотравным степям и свидетельствуют о том, что на
территории города и его окрестностей в прошлом были луговые
степи со значительным преобладанием бобовых растений. Степная флора сильно нарушена в результате сельскохозяйственной
деятельности и является самым уязвимым типом растительности.
В наибольшей степени участки степи сохранились в районе поселков ТЭЦ-2, Гагарина и в юго-западной части города.
В структуру агрокультурных ландшафтов входят сельскохозяйственные земли крупных хозяйств, дачные массивы и индивидуальные огородные хозяйства, которые вклиниваются на террито118
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
рию города по склонам и долинам рек. Пойменные луга сосредоточены вдоль рек Инсар и Тавла. Они сильно нарушены деятельностью человека и практически полностью исчезли как тип растительности. В настоящее время эти участки заняты огородами, дачами, полями и пастбищами. Земли сельхозпредприятий находятся в основном в восточной и северо-западной частях города и
заняты полями и пастбищами. Дачные массивы возникали в свое
время (1950?1960-е гг.) за пределами города, но затем с его разрастанием были включены в городскую черту. Они располагаются
на правом высоком берегу реки Саранки, за жилыми массивами
Заречный и Юго-запад и частично в центральной части города.
Транспортно-селитебные порядки городского ландшафта представлены автомагистралями с довольно интенсивным движением,
железнодорожной сетью, гаражными массивами, улицами и переулками с низкой интенсивностью движения.
В Воронеже селитебные территории занимают 46 % площади
города. Из них 16 % ? малоэтажная застройка и 28 % ? многоэтажная. Индивидуальная застройка на правобережье реки Воронеж занимает долинно-балочные, а на левобережье ? периферийные участки города. Многоэтажная застройка в основном сосредоточена в спальных районах. Промышленная зона охватывает 25 %
территории города и насчитывает более 200 предприятий. Как и
во многих других городах, промышленные предприятия располагаются мозаично: в одних районах они охватывают большие площади, в других ? небольшие участки. В довоенный период эта
зона располагалась на некотором расстоянии от города, однако в
послевоенный период оказалась поглощенной городскими застройками. Транспортная зона составляет 13,7 % площади города.
В нее входят железнодорожные и автомагистрали. Зона отдыха занимает 14 % площади. В нее входят сады, парки и лесопарки с некоторыми включениями акваторий.
3.8.3. ПРИМЕРЫ БИОЛОГИЧЕСКОГО ЗОНИРОВАНИЯ
Обычно единицей разделения территории города выступает
зона. Под понятием «зона» в данном случае (в биологическом
смысле) подразумевается территория в городе, которая отличается
от других основным характером антропогенного воздействия.
Чаще всего разделение городских порядков применяют к определенным группам растений или животных.
При изучении мелких млекопитающих М о с к в ы было выделено шесть концентрических зон, различающихся показателями популяций этих животных (Г. Н. Тихонова и др., 1997). Пер119
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
вая зона ? исторический центр города. Характерна офисная застройка; плотность населения низкая с преобладанием «дневного
населения». Имеется некоторое количество скверов, бульваров и
газонов. Вторая зона ? историческая окраина, в настоящее время ? часть центра. Застройка офисно-жилая, немногочисленные
предприятия не образуют промзон. Помимо незастроенных территорий первой зоны есть и значительные площади озеленения.
В обеих зонах присутствует только один вид мелких млекопитающих ? домовая мышь; во второй зоне к нему добавляется синантропный вид ? серая крыса. Третья зона ? нынешняя периферия
центра города. Преобладает жилая застройка, частично совмещенная с офисной, промзоны составляют 15 % территории. Озелененные участки представлены усадебными парками, занимающими
5 % территории. Имеются газоны, скверы, бульвары, влажные
биотопы по берегам водоемов. Количество видов (8) и численность мелких млекопитающих резко возрастают. Четвертая
зона ? нынешний промышленный пояс. Жилая застройка занимает всего 30 % территории. Плотность населения низкая. Много
незастроенных территорий: стадионы, скверы, кладбища, ипподром, сады, дворы плодоовощных баз. Здесь встречаются еще два
вида, не обитающих в предыдущих зонах. Пятая зона ? преимущественно жилая часть города. Селитебная зона занимает 37 %,
промышленная ? 16 % территории. «Ночное население» имеет
высокую плотность. На долю незастроенной территории (лесопарки, ботанический сад, парки) приходится 18 % площади. Много влажных биотопов, имеются гидротехнические сооружения, водохранилища и т. п. В этой зоне отмечена самая высокая численность и более разнообразный видовой состав зверьков. Шестая
зона ? современная периферия города. Жилая застройка занимает
22 % территории, доля промзон ? 9 %. Присутствуют самые различные биотопы: лесные массивы, парки, кладбища, влажные
участки, луговые и др. Численность зверьков падает по сравнению
с предыдущей зоной, но видовое разнообразие возрастает.
Нами на основании собственных исследований земноводных и
пресмыкающихся в С а р а н с к е было выделено три условных
зоны (А. Б. Ручин и др., 2005): 1) интенсивно урбанизированная;
2) среднеурбанизированная; 3) малоурбанизированная. Первая
зона включает центральную часть города с 4?5-этажными постройками, многочисленными административными зданиями и высокоинтенсивным движением; жилые массивы северо-западной,
северо-восточной и юго-западной частей города; промышленную
зону города. В жилых массивах 5?10-этажная застройка в свое
время характеризовалась варварским уничтожением любой растительности на выбранной территории, строительством и лишь за120
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
тем восстановлением зеленых насаждений. В этой зоне встречаются единичные экземпляры остромордой лягушки, зеленой жабы и
прыткой ящерицы. В прудах, расположенных близ жилых районов, могут встречаться редкие особи озерной лягушки и обыкновенного тритона. Во вторую зону входят парки центральной части
города, дачные массивы и другие виды агрокультурного ландшафта, одноэтажные дома с индивидуальными участками. В этой части сохранились участки нетронутого ландшафта, а некоторые его
части (например, дачные участки) способствуют сохранению ряда
видов герпетофауны. В этой зоне обычны, а местами многочисленны следующие виды (в порядке убывания): озерная лягушка,
остромордая лягушка, прыткая ящерица, зеленая жаба, обыкновенный тритон, гребенчатый тритон, травяная лягушка. Малоурбанизированной территорией (третья зона) являются ландшафты
вторичных лесов. Это наиболее богатая в видовом отношении
зона города. В ней обнаружены все виды земноводных и пресмыкающихся.
В К а з а н и на основании аналогичных исследований выделили следующие четыре зоны (Р. И. Замалетдинов, 2004). Первая
зона ? территории, примыкающие к промышленным предприятиям. Основной характер антропогенного воздействия ? загрязнение окружающей среды. Местообитаниями для амфибий являются водоемы антропогенного происхождения, а также участки,
заросшие рудеральной растительностью, которые мало посещаются людьми. Вторая зона ? многоэтажная застройка и исторический центр города. Антропогенный пресс здесь связан с коренным
преобразованием природного ландшафта, что приводит к значительной изоляции популяций, обусловленной развитой сетью автомобильных дорог. Основные местообитания ? водоемы естественного и или антропогенного происхождения, лесопосадки,
пустыри, расположенные среди многоэтажных домов и на окраине жилых кварталов. Третья зона ? малоэтажная застройка с примыкающими к ней пустырями и парки, расположенные внутри
города. Антропогенное воздействие состоит в незначительном
преобразовании естественных ландшафтов и небольшом загрязнении среды. Местообитаниями для земноводных в этой зоне являются водоемы различного происхождения, примыкающие к ним
зеленые насаждения, пустыри. Особое средообразующее значение
имеют огороды и сады. Четвертая зона ? зеленая зона города.
Сюда относятся городские и пригородные лесопарки и леса, а также остепненные участки. Основной характер антропогенного воздействия ? рекреационная нагрузка. Местообитания земноводных в отличие от предыдущих зон трансформированы в наименьшей степени по сравнению с естественными условиями.
121
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Контрольные вопросы и задания
1. Каковы источники загрязнения атмосферы в городе? Приведите примеры.
2. Что происходит с воздушной средой города? 3. Каковы источники загрязнения
водной среды в городе? Приведите примеры. 4. В чем выражаются проблемы очистных сооружений города? 5. Какие почвы называются урбаноземами, интруземами, индустриземами, экраноземами, реплантоземами? 6. Как изменяется почвенный покров города? Приведите примеры. 7. Каковы основные тенденции в изменении климата города? 8. Какие экотопы выделяют в городах? 9. Как изменяется
флора городов? Приведите примеры. 10. Как классифицируются растения в городах? 11. Как изменяется фауна городов? Приведите примеры городской фауны.
12. Каковы основные тенденции в размещении растений и животных города?
13. Почему изменяются экологические характеристики городских животных?
Приведите примеры. 14. Какие виды называются инвазийными? 15. Какими путями проникают чужеродные виды в другие регионы? Приведите примеры заносных
растений и животных. 16. На какие функциональные зоны подразделяется территория городов? Приведите примеры зонирования территории городов.
122
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Глава 4
ЧЕЛОВЕК В ГОРОДЕ
?
4.1. ВНУТРЕННЯЯ СРЕДА ЗДАНИЙ
Городские жители значительную часть жизни (пожалуй, не менее половины) проводят в тех или иных помещениях, будь то
квартира или производственное помещение, поэтому особое внимание должно уделяться экологическому состоянию внутренней
среды здания, определяющему здоровье людей, уровень их работоспособности и эмоциональности, качество досуга и многие другие составляющие бытия. Эти проблемы особенно актуальны для
таких категорий населения, которые проводят много времени в
квартирах (домохозяйки, пенсионеры, беременные женщины и
матери с маленькими детьми, инвалиды). Они в наибольшей степени подвергаются воздействию неблагоприятных экологических
факторов в закрытых помещениях.
Довольно часто под термином «внутренняя среда здания» понимается его микроклимат, который характеризуется самыми разнообразными параметрами. Он оценивается по температуре, влажности, подвижности воздуха и т. д. Комфорт ? это совокупность
благоприятных условий, удобств, обеспечивающих хорошее самочувствие и высокую работоспособность человека. Зона комфорта ? это оптимальное для человека сочетание температуры,
влажности, скорости движения воздуха, воздействия лучистой
энергии и других физических факторов. В различных руководствах по гигиене указаны конкретные допустимые параметры
микроклимата. В среднем оптимальные значения для человеческого организма составляют: относительная влажность 35?70 %,
температура окружающего воздуха 23?26 °С, скорость воздушного
потока 0,2?0,5 м/с.
Немаловажное условие комфортного микроклимата в жилище ? относительно одинаковая температуры воздуха по всему помещению как по вертикали, так и по горизонтали. Разница температур внутри помещения не должна превышать 2 °С. В домах должен происходить постоянный воздухообмен между всеми помещениями и улицей.
123
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Критерием экологичности воздушной среды обитаемых помещений (квартир, служебных и других непроизводственных помещений) является чистый природный атмосферный воздух, который необходим для здоровой жизни всего живого. Свежий воздух ? это один из элементов комфортного состояния организма.
Существенное влияние на здоровье людей оказывают материалы, используемые при строительстве зданий и в быту.
При исследовании различных видов отделочных материалов в
80 % проб содержание тяжелых металлов, опасных для здоровья,
было во много раз выше предельно допустимых концентраций.
При блочном строительстве жилых помещений раньше использовали асбестовый материал, который выделяет в воздух микрочастицы (асбестовую пыль). В настоящее время применение асбестовых материалов в строительстве обитаемых помещений запрещено, однако здания прежней постройки могут выделять его компоненты. Асбест пагубно действует на организм человека, приводя к
подавлению защитных сил организма, развитию иммунодефицита. В результате возникают заболевания органов дыхания и других
систем организма. Мебель, изготовленная на основе фенолформальдегидных смол, является источником высокотоксичных соединений (формальдегид, фенол). Лакокрасочные материалы,
применяемые при строительстве и ремонте для нанесения на паркет, полы, двери, оконные рамы, двери и плинтусы, батареи отопительных систем, выделяют летучие высокотоксичные растворители (ацетон, уайт-спирит, ксилол, толуол и др.), которые являются гемолитическими ядами.
Энергогенерирующие приборы и устройства (печи, газовые
плиты, камины, керосинки, бензиновые и спиртовые горелки),
несмотря на наличие вытяжной вентиляции, являются потенциальными источниками целого ряда патогенных соединений: оксидов углерода, азота, различных алифатических и ароматических углеводородов. Следует иметь в виду особенности эксплуатации этой бытовой техники. Так, при интенсивной эксплуатации
газовой плиты происходит массивное выделение в воздух диоксида азота, образующегося за счет окисления азота атмосферного
воздуха.
Существенно ухудшает качество жизни и обычная пыль. В течение года в доме (квартире) площадью 150 м2 собирается до 20 кг
пыли. Пыль ? обычное жилище для домашних клещей: в 12 г
пыли живет около 42 000 пылевых клещей (примерно 15 видов).
Эти микроскопические (от 0,1 до 0,25 мкм) существа населяют
диваны, кресла, ковры, подушки, декоративные шкуры животных;
питаются преимущественно клетками рогового слоя кожи человека. Они и их экскременты могут стать источником аллергии и вызывать астматические приступы. В 1 м2 старого коврового покры124
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
тия аллергенов содержится в 400 раз больше, чем на голом полу.
Являясь составной частью пыли, клещи и их отходы постоянно
находятся в воздухе помещений. Против них влажная уборка и
пылесос неэффективны: продукты жизнедеятельности пылевых
(постельных) клещей настолько микроскопичны, что, попадая в
пылесборник, опять выдуваются в воздух, которым мы дышим, и
проникают в легкие. Пыль является колоссальным носителем болезнетворных бактерий, всевозможных инфекций. Кроме того,
болезнетворные бактерии находятся в охлаждающих и обогревающих системах, в местах проживания животных, мусорных сборниках, ванных и туалетных комнатах, т. е. везде. Около 10 % простудных и инфекционных заболеваний обычно приобретаются вне
помещений, а 90 % ? внутри помещений. В плохо проветриваемых помещениях создаются благоприятные условия для пылеобразования и микробной загрязненности. Наряду с микробным загрязнением в жилых помещениях обнаруживаются плесень, грибковые споры. Они появляются в сырых местах с повышенной
влажностью. Продукты их жизнедеятельности вызывают аллергические реакции, острую головную боль, раздражительность, усталость, депрессию.
Определенное негативное влияние в помещениях подвального
и полуподвального типа оказывает инертный газ радон. Одной из
первых стран, где стали контролировать присутствие радона в помещениях, была Швеция. Жители этой страны, борясь за экономию электроэнергии, затрачиваемой на обогрев помещений, наглухо закупоривали свои дома. И чем меньше проветривались,
вентилировались помещения, тем больше в них скапливалось радона. Положение усугублялось тем, что дома в Швеции, как правило, малоэтажные; в качестве добавки к стройматериалам использовался глинозем ? дополнительный источник радона. В жилище радон попадает из почвы через нижние этажи и подвальные
помещения; выделяется из строительных материалов, водопроводных кранов и душей с подземными водами, при горении природного газа, а также из наружного воздуха. Активность радона в
воздухе помещений на третьем этаже здания в 4?6 раз, а в воздухе
подвала того же здания в 8?25 раз превышает естественную радиоактивность наружного воздуха. Наибольшая концентрация радона в квартирах ? в ванной комнате, особенно при работающей
душевой установке. На кухне повышенный уровень радона может
сохраняться, если нет достаточной вытяжки над газовой плитой
или колонкой. Среднее содержание радона в воздухе жилых помещений составляет 50 Бк/м3, но иногда достигает нескольких тысяч
Бк/м3. Отмечается, что в последние десятилетия концентрация радона в жилищах возросла в связи с ухудшением вентиляции жилищ, герметизацией окон и дверей, установкой закрытых систем
125
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
отопления. В Казани были обследованы более 200 помещений, в
14 % из которых обнаружено превышение нормативного показателя по радону. Максимальные концентрации радона обнаруживаются в воздухе помещений зимой, а минимальные ? летом.
Негативные последствия воздействия радона и продуктов его
распада (изотопов полония, висмута, свинца) проявляются в увеличении числа заболеваний раком легких, неблагоприятных генетических эффектах и патологических нарушениях системы кроветворения.
Все большее значение в городах приобретает так называемый
синдром больных зданий, выражающийся в нарушении здоровья
людей вскоре после вселения в новые административные и жилые
здания. Считается, что основными причинами его возникновения
являются увеличение степени герметичности зданий (уменьшение
притока наружного воздуха), а также широкое применение синтетических материалов при строительстве и меблировке современных, в первую очередь офисных, помещений.
Выделяют две категории «больных» зданий: «временно больные» и «постоянно больные». В первом случае жалобы на плохое
самочувствие, развитие болезненных состояний связаны с качеством строительных или отделочных материалов, с функционированием санитарно-технического оборудования. Причиной их возникновения чаще всего является превышение ПДК в воздушной
среде помещений каких-либо химических веществ, например
формальдегида, который используется в мебели. Эта категория
включает недавно построенные или недавно реконструированные
здания, в которых частота и интенсивность проявления болезненных симптомов ослабевают с течением времени. В большинстве
случаев примерно через полгода они исчезают совсем. Отличительной особенностью зданий второй категории является то, что
симптомы расстройства здоровья у людей возникают при нахождении в помещениях, где параметры окружающей среды не превышают общепринятых ПДК. Тем не менее у человека, находящегося в таком помещении, появляются слабость, головные боли,
раздражение конъюнктивы глаз, слизистых оболочек носа и горла,
нарушение вкусовых ощущений и т. д., но все эти явления исчезают или незначительно уменьшаются, как только обитатели таких
зданий выходят на улицу.
Полагают, что качество воздуха, в первую очередь его химический состав, играет важную роль в возникновении синдрома больных зданий. Правда, во многих случаях уровни концентраций химических веществ слишком низки, чтобы служить причиной появления вышеуказанных симптомов. С другой стороны, убедительно доказано, что число органических соединений и в
126
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
большинстве случаев их концентрация в воздухе помещений, где
этот синдром наблюдается, намного больше, чем в наружном воздухе. Вероятной причиной появления синдрома является эффект
синергизма токсического действия десятков, а то и сотен органических веществ различных классов, присутствующих в воздушной
среде помещений, который во много раз может превосходить эффект вредного действия отдельно взятого соединения.
4.2. ПРОБЛЕМЫ ЗДОРОВЬЯ ГОРОДСКОГО НАСЕЛЕНИЯ
В главах 2 и 3 были рассмотрены примеры состояния окружающей среды городов. По ежегодным сводкам, каждый седьмойвосьмой российский город находится в особо тяжелом положении. Первенство по валовому выбросу в атмосферу принадлежит
Норильску, который ежегодно дает 2486 тыс. т, или 8 %, суммарных выбросов в стране. Новокузнецк по выбросам уступает
Норильску в 3,7 раза. Объем сброса загрязненных вод примерно
пропорционален численности населения города. На первом месте
по этому показателю стоит Москва (10 % общего объема сброса),
на втором ? Санкт-Петербург (6,6 %), замыкает список Чапаевск
(Самарская обл.). В списке особо неблагополучных в экологическом отношении российских городов присутствуют: все городамиллионеры; все крупнейшие города (от 500 до 1000 тыс. жителей); подавляющее большинство областных, краевых и республиканских центров; почти 3/4 общего числа больших городов. Среди
13 средних и 14 малых городов преобладают центры черной и
цветной металлургии, химической и целлюлозно-бумажной промышленности. В их число входит небольшой Байкальск (всего
лишь 16 тыс. жителей), но его целлюлозно-бумажный комбинат
наносит непоправимый вред уникальному озеру Байкал. В числе
активных загрязнителей оказались наши крупнейшие курорты ?
Сочи и Пятигорск. Кроме того, в список неблагополучных городов входят 32 города-новостройки: Ангарск, Братск, Байкальск,
Амурск, Усть-Илимск, Шелехов, Набережные Челны, Невинномысск и др.
А ведь город ? это прежде всего крупный населенный пункт, в
котором люди находятся в контакте друг с другом. Население ?
главная подсистема города, определяющая параметры и организацию всех других подсистем. Число жителей ? базовый показатель
для всех градостроительных расчетов и оценки производных величин, характеризующих экологическую обстановку в городе.
Население города полиструктурно. В разных срезах структуры
населения выражаются многие важные стороны деятельности и
особенности города. Структура занятости, т. е. распределение ра127
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ботающего населения по отраслям хозяйства, дает представление
о функциональном типе города. Данные о притоке нового населения отражают динамику развития города. Невысокая приживаемость новоселов ? свидетельство недостаточно благоприятной городской среды. По национальной структуре городское население более неоднородно, чем сельское. Города ? узлы миграционных потоков, в которых участвуют разные национальности, ?
имеют повышенные возможности для формирования многонационального населения.
4.2.1. РОСТ ЧИСЛЕННОСТИ ГОРОДСКОГО НАСЕЛЕНИЯ
К высокоурбанизированным относятся такие государства, как
Аргентина (83 % городского населения), Уругвай (82 %), Австралия (75 %), США (80 %), Япония (76 %), Швеция (83 %), Германия (90 %), Израиль (92 %), Сингапур (100 %). Великобритания ?
одна из наиболее густонаселенных и высокоурбанизированных
стран в мире, однако по территории страны население распределяется очень неравномерно. Всего в Великобритании около тысячи городов. В пределах самой Англии наиболее густо заселен основной промышленный пояс страны, вытянутый вдоль оси Лондон?Ливерпуль: в этом поясе живет половина всего населения
Великобритании. В России 73 % населения проживает в городах.
Примерно каждый шестой россиянин проживает в городе-миллионере, число которых достигло 14; в США таких городов 30,
поэтому Россию, как и США, можно назвать страной больших
городов.
Городское население формируется за счет трех источников:
1) естественного прироста;
2) механического прироста;
3) преобразования сельских поселений или включения их в городскую черту.
Соотношение естественного и механического прироста зависит
от типа города, его возраста и размеров. Новые города обычно
формируют свое население за счет механического прироста. В то
же время в новых городах и показатели естественного прироста
вследствие высокой рождаемости и низкой смертности также
выше, чем в старых. Большие города притягивают людей, а малые ? отдают, и их людность изменяется незначительно. Новые
города, формирующие свое население за счет активного привлечения мигрантов из многих районов страны, а иногда и из разных
стран, более многонациональны, чем старые. Малые города,
чаще теряющие население, нежели его приобретающие за счет
миграций, в отношении многонациональности уступают боль128
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
шим. В странах с рыночной экономикой отчетливо проявляется
расслоение населения городов по социальному признаку. Это выражается в территориальной обособленности групп с разными доходами; в существовании, с одной стороны, элитных районов, а с
другой ? районов, образующих пояса нищеты, где живут обездоленные люди.
Для больших городов характерна высокая подвижность населения вследствие пространственной разнесенности мест проживания, мест приложения труда и объектов сферы обслуживания.
Разрастание городов вызывает удлинение маршрутов городского
транспорта, усложняет транспортное обслуживание. Увеличивается число пересадок, и вследствие этого поездки отнимают у горожан много времени, зачастую значительно больше, чем это предусмотрено градостроительными нормами. Все эти факторы не
могут не сказаться на горожанах.
Рассмотрим в качестве примера город средней величины ?
Саранск. Его основание относится к середине XVII в. (1641 г.),
когда на территории мордовского края началось строительство
«засечных черт». Первыми жителями стали 200 человек служилых
людей ? казаков и пушкарей (рис. 14).
Впоследствии население города постепенно росло, и в начале
XIX в. в нем проживало около 7,5 тыс. горожан. По данным первой переписи населения 1897 г., число его жителей составляло
14,5 тыс. (мужчин ? 7,0 тыс., женщин ? 7,5 тыс.). В 1920-х годах
по сравнению с 1917 г. численность населения упала на 15 %, что
связано с известными историческими событиями: революцией,
Гражданской войной и бунтами крестьян. Наибольший прирост
городского населения произошел после Великой Отечественной
войны во время массовой индустриализации. В 1960?1980-х годах
численность жителей увеличивалась в равной степени за счет естественного прироста и притока мигрантов, а с 1992 г. ? только за
Тыс. чел.
Рис. 14. Динамика численности населения Саранска
129
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
счет мигрантов, так как смертность в этот период стала превышать
рождаемость (табл. 28) и началась естественная убыль населения.
28. Динамика рождаемости, смертности и естественного прироста населения
в Саранске (на 1 тыс. человек), по данным Госкомстата РМ
Год
1985
1990
1995
1998
1999
2000
2001
Число родившихся
16,1
14,8
9,0
7,9
7,6
7,7
7,9
Число умерших
Естественный прирост
6,4
7,8
10,1
9,8
11,0
11,9
11,6
9,7
7,0
?1,1
?1,9
?3,4
?4,2
?3,7
Вообще, характер влияния городской среды на уровень смертности городского населения существенно менялся в исторической
ретроспективе. Первые данные статистики XIX в. говорят о более
высокой смертности городского населения в сравнении с сельским и ее росте при увеличении размеров городов. Хотя основные
тенденции динамики смертности на протяжении XIX и XX вв. состояли в уменьшении различий в смертности населения в городах
и сельской местности, а также различий между городами разной
величины, однако еще в 1958?1959 гг. продолжительность жизни
сельского населения бывшего СССР была выше, чем жителей городов. Негативные воздействия на уровень смертности оказывают
следующие факторы:
1) повышенная эпидемическая опасность в результате концентрации людей на малых территориях;
2) повышенная интенсивность стрессовых нагрузок;
3) гиподинамия в результате городского образа жизни и механизации производства;
4) загрязненность городской среды.
Специфичен и состав городского населения. На ранних этапах
формирования городов их население складывалось на основе
сельского. Однако в дальнейшем оно испытывало неоднократное
воздействие миграционных волн, поэтому в XX в. во многих регионах наблюдалась определенная тенденция к увеличению городского населения (рис. 15).
Этот график отражает тенденцию вклада городского населения
в общую численность населения России. До 1954 г. сельское население численно преобладало, затем его превысило городское, которое в 1975 г. составило уже 2/3 жителей страны. Продолжая расти, оно достигло максимума в 1991 г., когда произошел развал
СССР. Доля городского населения достигла при этом 74 %. С
1992 г. наблюдается сокращение его численности. Численность
130
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
%
Рис. 15. Вклад населения Саранска в общую численность жителей Республики
Мордовия в разные годы
сельских жителей меньше, чем горожан, в 2,7 раза. Демографический потенциал сельской местности, откуда направлялся в прошлом значительный миграционный поток в города, уменьшился,
а в 1991 и 1992 гг. несколько возрос, в основном за счет притока
мигрантов из ближнего зарубежья. Отток из больших городов незначителен, хотя в больших городах есть определенное число недавних сельских жителей, к городу так и не привыкших и готовых
его покинуть. К тому же из крупнейших центров (особенно из
Москвы и Санкт-Петербурга) идет отток за границу, который в
последние полтора десятка лет стал очень заметным.
С конца 1990-х годов негативное влияние на численность населения малых городов оказывает миграция. Например, сальдо миграции для Саранска с 1998 г. стало отрицательным: если в 1980 г.
приток населения составлял более 5 тыс. человек, то в 1999 г. отток был около 1 тыс., а в 2001 г. он превысил 2 тыс. человек. Особенность современной динамики естественного движения населения в Саранске, как и во многих других городах России, ? снижение рождаемости на фоне повышения смертности. В принципе
снижение рождаемости началось еще в 1970-х годах, когда во многих семьях было по 1?2 ребенка. Сейчас среди семей жителей города, особенно молодежных, преобладают однодетные семьи. Всего с 1990 по 2001 г. число рождений снизилось на 54,3 %. На фоне
неблагоприятных демографических процессов, происходящих в
Саранске, положительным является стойкое снижение младенческой смертности. За 50 лет этот показатель сократился почти в
20 раз, а по сравнению с 1989 г. ? в 4 раза. Если в 1990 г. умерло
108 детей в возрасте до 1 года, то в 2001 г. ? только 24. Коэффициент младенческой смертности стал ниже, чем в Москве (12,6). В
последние годы существенно снизилась средняя продолжительность жизни. В 1990 г. она составляла 70,4, а в 2001 г. ? 67,7 года.
По сравнению с 1990 г. продолжительность жизни мужчин стала
ниже на 3,8 года, женщин ? на 0,6 года.
131
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
В целом крупнейшие города характеризуются низкими показателями рождаемости и естественного прироста. В них раньше, чем
в городах других категорий, начался процесс депопуляции, выразившийся в превышении смертности над рождаемостью (табл. 29).
Для сравнения в таблицу включены показатели по Махачкале ?
небольшому, многонациональному, с преобладанием среди населения мусульман городу.
29. Естественный прирост на 1000 жителей в 1980?1992 гг. в некоторых городах
Российской Федерации
Город
Москва
Санкт-Петербург
Нижний Новгород
Казань
Уфа
Махачкала
В среднем по городским
поселениям РФ
1980
1985
1990
1991
1992
1,9
2,1
3,0
5,1
7,9
18,3
5,8
1,7
2,3
2,8
6,4
8,6
19,1
5,8
?2,3
?1,4
?0,7
3,5
5,1
16,8
2,3
?3,7
?3,2
?2,0
1,5
2,9
14,4
0,6
?6,0
?5,9
?4,0
?0,4
0,7
12,4
?1,7
Одна из наиболее существенных причин снижения рождаемости в городе ? занятость женщин в общественном производстве. В
больших городах она более высокая, чем в малых. В середине
1980-х годов (максимум в 1986?1987 гг.) для России было характерно повсеместное повышение показателей рождаемости и естественного прироста. Затем последовал резкий спад, связанный со
стрессовой реакцией населения на резкое ухудшение условий
жизни и рост неопределенности в стране. Относительное значение естественного прироста повышалось до 1987 г., но затем стало
сокращаться из-за постоянного снижения рождаемости и некоторого повышения уровня смертности. Коэффициент естественного
прироста городского населения в России снизился от 16,4 в 1950 г.
до 0,6 в 1991 г., т. е. уменьшился в 27,3 раза (с 1980 по 1991 г. ?
в 9,7 раза).
Эти процессы, в свою очередь, усиливают тенденцию старения
населения городов. И сверхбольшие города, которые постоянно
«омолаживали» свое население, привлекая более молодых мигрантов, и малые города на периферии областей и краев, не располагающие экономической базой, не способные удержать молодежь,
все больше превращаются в города пенсионеров. В городах, как и
повсеместно в России, смертность женщин существенно ниже,
чем смертность мужчин. Это объясняется различием в образе жизни: мужчины больше курят, значительно больше употребляют алкоголя, занимаются рискованными видами деятельности. Охарактеризовать трудовой потенциал города позволяет соотношение
132
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
трех основных возрастных групп ? молодых (до 16 лет), трудоспособного возраста (мужчины от 16 до 60 лет, женщины от 16 до
55 лет) и пенсионеров (мужчины старше 60, женщины старше 55).
В Москве людей пенсионного возраста 23,1 %, в Санкт-Петербурге ? 22,3 %, в среднем по РФ ? 20,1 %. В новых городах существует проблема приживаемости новоселов, обусловленная неустроенностью или слабым развитием сферы обслуживания, недостатком
жилья, прирост которого не поспевает за ростом населения. Значительная часть новоселов, не сумев пустить корни в городе, покидает его в поисках более удобного места жительства.
4.2.2. ЗДОРОВЬЕ ЖИТЕЛЕЙ ГОРОДОВ
С экологической точки зрения болезнь можно рассматривать
как недостаточную адаптацию организма к среде, отрицательную
реакцию на неблагоприятное воздействие. По определению Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), здоровье ? это состояние полного физического, психологического и социального
благополучия. Для оценки здоровья используют показатели физического развития. Функции организма оценивают по показателям
умственной и физической работоспособности, а адаптационные
резервы ? по показателям биохимического, гормонального и иммунного статусов. Показатель болезненности отражает распространенность заболеваний, которая определяется отношением числа
заболевших за год, умноженного на 1000 и отнесенного к средней
численности населения. Данный показатель является собирательным обозначением отрицательных показателей здоровья, которые
в санитарной статистике рассматриваются в качестве критериев
состояния здоровья.
Если рассматривать город как экологическую нишу, то можно
сказать, что нагрузки, которые испытывает городское население,
во много раз превышают те, которым подвергается сельское население. В городе число факторов, воздействующих на организм,
неограниченно велико, время их воздействия значительно короче,
чем при освоении естественных экологических ниш. Поэтому
стресс, который испытывает сельское население, значительно
выше.
По оценкам специалистов ВОЗ, причинами преждевременной
смертности являются несколько основных групп факторов
(табл. 30).
Очевидно, что среди основных причин смертности неправильный образ жизни составляет около 50 %. Наиболее важными показателями образа жизни, определяющими уровень здоровья, служат:
жилищно-бытовые условия (размер и качество жилья, наличие
133
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
30. Оценка вклада разных групп факторов в преждевременную смертность, %
Причины смертности
Болезни сердца
Новообразования
Цереброваскулярная болезнь
(ЦВБ)
ДТП
Диабет
Цирроз печени
Самоубийства
Все несчастные случаи
В среднем
Образ
жизни
Окружающая
среда
Генетика
Медицина
54
37
50
9
24
22
25
29
21
12
10
7
69
26
70
60
51
52,1
18
0
9
35
31
18,5
1
68
18
2
4
21,0
12
6
3
3
14
8,4
теплоснабжения, водоснабжения и канализации; благоустройство
территории, качество рекреационных ресурсов); социально-вредные привычки (алкоголизм, курение, наркомания); разводы,
аборты, убийства, суицид, преступность; изменение места жительства; специфика образа жизни в регионах с различными природными, социальными, этническими, религиозными особенностями. Немаловажная сторона образа жизни ? взаимоотношения в
семье: нарушение режима отдыха, сна, питания, занятий в школе
и т. п. способствует возникновению заболеваний и отрицательно
влияет на их течение; неблагоприятно сказывается на уровне общей заболеваемости; способствует появлению дефектов развития
и отставанию физического и интеллектуального развития; негативно влияет на другие показатели здоровья.
Здоровье человека в значительной мере зависит от техногенных
факторов. Среди факторов, отрицательно влияющих на здоровье
людей, одно из первых мест занимают различного вида загрязнители. В зависимости от природы загрязнителя, длительности,
интенсивности и особенностей биологического влияния его воздействие на здоровье человека можно разделить на острое и хроническое. Острое действие загрязнителей может проявиться лишь в
особых случаях: аварийные выбросы, чрезвычайные ситуации, нарушения техники безопасности и т. д. Периоды повышенного загрязнения окружающей среды определенным вредным веществом
могут составлять дни или часы. В зависимости от особенностей
биологического действия загрязнителя и дозы, определяемой длительностью и интенсивностью воздействия, могут выявляться повышение смертности и общей заболеваемости населения, физиологические и биологические сдвиги в организме неспецифического характера. Загрязнитель здесь в первую очередь играет роль
провоцирующего фактора, так как аналогичные изменения в здоровье могут происходить и по другим причинам. Хроническое
действие загрязнителей на организм, как правило, происходит на
134
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
фоне длительного, постоянного загрязнения окружающей среды
веществами в относительно низких концентрациях. Хроническое
действие загрязнения на здоровье является наиболее частым типом неблагоприятного влияния. Оно может проявиться двояко:
хроническое неспецифическое (провоцирующее) и хроническое
специфическое. Последний тип ограничен влиянием относительно небольшого числа конкретных загрязнителей и определяется специфическими симптомами и признаками. Для неспецифического влияния загрязнителей характерно многообразие проявлений.
Как показывают многие исследования, заболеваемость городского населения почти всегда выше, чем сельского. К примеру, в
1996 и 1997 гг. общая заболеваемость в Москве была выше, чем в
Московской области на 55,9 и 62,2 % соответственно; в Санкт-Петербурге различие составляло соответственно 49 и 65,2 %. Кроме
того, в городах появляются болезни, которыми практически не
болеют сельские жители. Их иногда называют болезнями цивилизации. Б. А. Ревич (1993) приводит пример черновицкой алопеции, которая возникла осенью 1989 г. Среди различных версий ее
происхождения были две, связанные с действием химических веществ ? таллия и фторида бора. Токсическое действие таллия
обычно сопровождается выпадением волос и отложением черного
пигмента в луковицах корней волос, что и наблюдалось при их
микроскопировании. Однако повышенные концентрации таллия
в волосах, моче и слюне детей обнаружить не удалось. В больших
количествах таллий присутствовал лишь в ногтях детей. Но в этих
же субстратах содержалось повышенное количество бора, что позволило выдвинуть гипотезу токсического воздействия фторида
бора. На кирпичных заводах, находящихся в центре города, сжигались отходы промышленных предприятий, содержащие соединения бора и фтора, в результате чего образовался токсичный газ
BF3. В поддержку этой гипотезы говорит исчезновение тараканов,
особенно чувствительных к действию борсодержащих веществ. В
начале 1989 г. в Эстонии, в промышленном городе Силламаэ, где
добываются и перерабатываются сланцы, вспыхнула детская алопеция, поразившая в течение нескольких месяцев более 200 детей.
Ее возможной причиной мог быть пожар на шахте с залповым
выбросом продуктов горения зоны сланцев.
В результате резкого повышения химической нагрузки на биосферу в промышленно развитых странах за последние 30?40 лет
заметно увеличилось количество новорожденных детей с патологическими отклонениями. Бурными темпами наступает болезнь
Альцгеймера, уносящая в США ежегодно около 100 тыс. жизней.
В задымленных районах Чикаго от рака легких умирает раз в десять больше людей, чем в пригородах, расположенных вдали от
135
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
заводов. В 1970-х годах в Лос-Анджелесе, бывшем тогда «столицей
смогов», показатель смертности достигал максимума или спадал в
зависимости от повышения или снижения концентрации оксида
углерода в воздухе.
Природа многих заболеваний полиэтиологична, т. е. обусловлена многими факторами. Задача выявления связи между воздействием одного из факторов, который может рассматриваться как причинный (избыток токсичных тяжелых металлов, дефицит эссенциальных элементов), и состоянием здоровья на индивидуальном и
популяционном уровнях является очень сложной. К примеру, в Саранске заболеваемость детей анемиями различного происхождения
в 5,5 раза выше, чем взрослых (Н. Д. Козин, Н. А. Степанов, 2003).
В рационе больных наблюдался дефицит белков, некоторых витаминов, микроэлементов (меди и цинка). В то же время концентрация свинца из выхлопных газов в местах наибольших очагов заболеваний была гораздо выше, чем в других местах.
Аллергические заболевания иногда называют болезнями века.
Это связано с ростом их числа во всех странах. Чаще всего данный
вид заболеваний встречается в городах. По классическим представлениям причинами их распространенности являются: загрязнение среды выбросами промышленных предприятий и транспортом, химизация сельского хозяйства и быта, интенсификация
применения лекарств, все более широкое использование пищевых
добавок (консервантов, красителей, разрыхлителей, усилителей
вкуса и т. п.), распространение искусственного вскармливания детей пищевыми смесями. В Нидерландах у детей, проживающих в
пределах 100 м от магистралей, чаще встречались заболевания дыхательных путей (В. Патриция, 1997). При поступлении загрязнителей в воздух у детей в Хельсинки (Финляндия) повышалась частота приступов бронхиальной астмы.
Загрязнение воздуха способствует возникновению эмфизем и
хронического бронхита, осложняет течение астмы. В Сент-Луисе
(США) эмфизема обнаруживается в более тяжелой форме и с
большей частотой, чем в Виннипеге (Канада): в американском городе в сравнении с канадским воздух больше загрязнен оксидами
азота, серы, углеводородами и твердыми частицами. По данным
Американской академии наук, возможно, 1 % всех болезней и
смертей в городах США обусловлен загрязнением воздуха. По
другим сведениям, этот показатель составляет 10 %. Подсчитано,
что снижение содержания тонких частиц и диоксида серы в воздухе американских городов на 50 % может снизить смертность на
5 %. В 1976 г. состоявшийся в Гамбурге конгресс онкологов отметил, что загрязненные воздух, вода и вредные вещества, содержащиеся в продуктах питания, явились причиной 80 % случаев заболевания раком в Германии.
136
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
В Новокузнецке степень влияния загрязнения атмосферного
воздуха на заболеваемость различных возрастных групп населения
болезнями легких и бронхов неодинакова: больше всего атмосферные загрязнения сказываются на частоте заболеваемости этими болезнями людей возрастной группы от 50 лет и старше, меньше ? в возрастных группах 15?19 лет и 20?49 лет. Для Тольятти,
как и для многих крупных промышленных городов, характерно
большое число аллергических заболеваний (табл. 31).
31. Распространенность аллергических заболеваний у детей (в числителе)
и взрослых (в знаменателе) в Тольятти, %
Район города
Обследованные
больные
Аллергический
ринит
Бронхиальная
астма
Другие
формы
30/17
25/40
21,5/18
24,7/33,7
13/19
11/18
9/9,5
10,7/16,3
17/10
14/10
6/8
11,4/9,6
?/8
?/12
6,5/0,5
2,6/7,8
Автозаводской
Центральный
Комсомольский
По городу
Особенно много аллергических больных выявлено в Автозаводском и Центральном районах. Заболеваемость детей при этом
несколько ниже, чем взрослых, которые прямо или косвенно связаны с производством. На Волжском автомобильном заводе наибольшая заболеваемость обнаружена у работников цехов сборочного производства. Заболевания: аллергический ринит, бронхиальная астма и атопический дерматит; помимо этого, у взрослых
нередко встречается аллергический конъюнктивит.
Проведенные исследования в Казани выявили значительное
угнетение показателей клеточного иммунитета у детей, проживающих в микрорайонах с повышенным содержанием тяжелых металлов.
Во многих случаях связь между внешними факторами и здоровьем прослеживается довольно четко. В табл. 32 представлены
данные, характеризующие общий уровень заболеваемости жителей поселка Чегдомын, воздушная среда которого довольно сильно загрязнена (см. подраздел 3.1).
32. Показатели заболеваемости населения в поселке Чегдомын (Хабаровский край)
Группа заболеваний
Болезни органов дыхания
Болезни пищеварительной системы
Болезни кожных покровов
Психические расстройства
Болезни эндокринной системы
Новообразования
Болезни крови
Показатель заболеваемости, число человек на
10 тыс. жителей
6000
2500
800
650
320
250
35
137
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Если сложить все показатели заболеваемости, то больными
оказываются все жители поселка, причем некоторые из них имеют
несколько заболеваний. Особо необходимо отметить, что среди
больных довольно много детей в возрасте до 14 лет. Например,
психические расстройства встречаются у 50?100 детей на 10 тыс.
жителей.
Содержание тяжелых металлов (свинца, хрома, никеля) в крови
детей в Перми в 5?10 раз превышает норму; частота болезней
щитовидной железы составляет 12 %; 13 % детей имеют повышенный уровень тироксина в крови. Для детей первого года жизни во
многих городах Пермской области типичны врожденные аномалии, в некоторых районах ? болезни крови и органов пищеварения. Дети в возрасте 2?6 лет в городах часто подвержены болезням системы кровообращения; к шести годам у них обнаруживаются заболевания органов пищеварения и костно-мышечной системы.
В малых городах Тюменской и Челябинской областей показатели заболеваемости значительно хуже, чем в сельских районах.
В них у работников нефтедобывающей промышленности обнаружены признаки сочетанной и множественной патологии, при
этом иммунологическая патология вошла в лидирующую группу
заболеваний. У жителей малых городов Тюменской области зарегистрировано снижение уровня лимфоцитов, количества нейтрофилов и повышение количества моноцитов в периферической
крови. Во многих городах Челябинской и Тюменской областей за
последние годы наметилась тенденция к повышению не только
иммунологической заболеваемости населения (в среднем за 3 года
от 5 до 18 %), но и онкологической заболеваемости (в среднем за
3 года от 6 до 15 %).
В Новомосковске (Тульская обл.) проводился анализ официальных статистических данных органов здравоохранения за период с 1979 по 1993 г. Оказалось, что в структуре врожденных пороков развития первое место занимают пороки сердца (31,6 % всех
форм); второе место занимают множественные врожденные пороки развития и синдром Дауна (9,5 и 10,6 % соответственно). На
третьем месте оказались пороки конечностей, представленные редукционными пороками конечностей (7,0 %) и полидактилией
(6,8 %). Последние относятся к порокам, в происхождении которых лабораторно доказан высокий удельный вес влияния химических веществ на зародыш и плод. Именно значительный изолированный рост числа этих пороков имел место при лечении беременных женщин талидомидом.
В последние годы анализы микроэлементного состава волос
находят все большее применение в гигиенической, донозологической диагностике. Благодаря этим исследованиям было выявле138
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
но, что в городах и промышленных районах изменяется элементный состав волос проживающих там людей (табл. 33).
33. Сравнительный анализ накопления тяжелых металлов, мг/кг, в волосах мужчин
и женщин, проживающих в Ямало-Ненецком автономном округе и Москве
Металл
Цинк
Медь
Железо
Марганец
Никель
Кобальт
Кадмий
Свинец
Москва
ЯНАО
Женщины
Мужчины
Женщины
Мужчины
191,6
12,6
18,7
1,04
0,63
Нет данных
0,19
1,34
174,2
11,9
24,1
0,89
0,63
Нет данных
0,26
2,11
111,1
5,43
28,7
2,15
0,6
0,14
0,07
0,22
108,0
4,99
30,22
1,94
0,38
0,18
0,23
0,77
Анализируя полученные результаты, можно сказать, что для
женщин Ямальского региона характерно достоверно более высокое содержание в волосяном покрове цинка, меди и никеля по
сравнению с мужчинами; по двум первым элементам данная закономерность прослеживается и в Москве. Повышенное содержание
в организме мужчин металлов-поллютантов: свинца и кадмия, вероятно, является следствием как более частых производственных
и бытовых контактов с ними; особенностей питания; курения (экзогенный фактор), так и более низкого физиологического уровня
элементов ? антагонистов токсичных химических элементов:
цинка и меди. Л. И. Кирилюк (2006) выявила, что при острых респираторных инфекциях верхних дыхательных путей характерно
повышение содержания марганца, кадмия и никеля. При избыточном накоплении в волосах кобальта и кадмия возрастает частота ЛОР-заболеваний, а содержание хрома и никеля повышено у
лиц, подверженных аллергии. Наиболее часто избыточное накопление свинца и недостаток меди и цинка в волосах взрослых ассоциируются с болезнями сердечно-сосудистой системы. Относительный риск (ОР) развития болезней крови и иммунных нарушений (ОР = 17,1) связан с дефицитом эссенциальных элементов
(кобальта и никеля). В распространении новообразований
(ОР = 2,4), заболеваний органов пищеварения (ОР = 2,5) и кровообращения (ОР = 1,3), а также нервной (ОР = 1,9), мочеполовой
(ОР = 1,6) и костно-мышечной (ОР = 1,7) систем вероятен вклад
токсичных металлов (свинца, кадмия и хрома).
В волосах детей в Ярославле, как на 1-м, так и на 2-м участке
(табл. 34), обнаружен кадмий, содержание которого превышает
ПДК (1 мг/кг). В волосах жителей области этот элемент вообще не
был обнаружен.
139
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
34. Содержание меди, кадмия и свинца в волосах жителей некоторых городов
(мг/кг, min-max, в скобках ? средние значения)
Ярославль
Металл
Медь
Кадмий
Свинец
1-й участок
(загрязненный)
2-й участок
(контрольный,
условно незагрязненный)
0,3?71,3 (22,4)
0,2?1,4 (0,6)
0,5?31,5 (10,0)
0,1?76,8 (13,3)
0,1?0,6 (0,3)
0,3?10,5 (4,3)
Ташкент
Фоновые
регионы
15,1?22,1
0,44?0,55
2,0?6,3
13,1
0,3
3,6
Однако причины многих заболеваний до сих пор выявить не
удалось. Например, непонятна причина токсической полинейропатии, поразившей студентов на уборке картофеля в одном из регионов Урала. Впервые это заболевание с условным названием
«картофельная болезнь» обнаружили в 1989 г. (30 человек). Всего
за три года заболело 222 человека. Среди повторяющихся из года в
год симптомов наиболее характерна «хлопающая стопа» (у пострадавших не подгибались ступни). По последней версии, это заболевание связано с применением импортных пестицидов нового поколения. Не ясна причина массового появления «желтых детей» в
1989 г. в Алтайском крае, где резко увеличилось число новорожденных с поражением центральной нервной системы, причем всех
малышей отличал желтый цвет лица и чрезвычайно высокое содержание билирубина в крови. Имелись случаи с летальным исходом. Первоначальную причину заболевания связывали с пожаром
на руднике, где добывается руда с высоким содержанием свинца,
кадмия и цинка. Но впоследствии случаи желтухи встречались и в
другом поселке на расстоянии 400 км от рудника. При массовом
обследовании у 60 % детей обнаружена патология центральной нервной системы, у матерей ? анемия, в грудном молоке ? гексахлоран, ДДТ, тяжелые металлы (Б. А. Ревич, 1993).
В результате видеозагрязнения (см. подраздел 2.5), а точнее,
однообразия городской среды (при создании так называемых гомогенных полей, по В. А. Филину, 1990) у человека развиваются нарушения зрения (рис. 16). Это характерно для шахтеров, которые в
течение дня видят вокруг себя только черный уголь. В современных условиях в видимом поле городского жителя очень много гомогенных полей ? заборов, стен, тротуаров, дорог и т. д. При
взгляде на них глазу не за что зацепиться, и он как бы оказывается
на некоторое время в безориентирном поле, подобно тому, что
происходит при исчезновении светящейся точки в темноте. Это
является сигналом для поиска «точки опоры» в таком гомогенном
поле, но глаз не находит ее, в результате чего у человека появляется ощущение дискомфорта.
140
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Рис. 16. Пример «гомогенных полей» ? однообразное здание из стекла
В отличие от сельского жителя городской человек на протяжении суток общается с сотнями и тысячами людей. Животный и
растительный мир для него представлены в основном единичными видами ? собаками, кошками, голубями и воронами. Многие
горожане отрицательно относятся к животным вообще, а пробегающий мышонок у некоторых вызывает панический страх, а иногда и обморок. Зрительное внимание горожанина сконцентрировано на предметах (стол, станок и т. п.), ограничено стенами домов
и квартир, а суточный зрительный фон близок к цвету бетона и
асфальта. Информационный поток характеризуется зрительными
и звуковыми анализаторами, монотонен по качеству, поступает в
избыточном объеме, со скоростью, часто превышающей способность к восприятию. Смысловое содержание информации эмоционально негативное либо нейтральное.
У городского жителя нарушается естественная синхронизация
светового дня и физиологической активности; его активность
сдвинута в сторону темной части суток. Несоответствие между суточными фазами интенсивности поглощения кислорода и его потребностью при интенсивной работе может быть одной из причин
возникновения гипоксических состояний и дегенеративных заболеваний.
141
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Наиболее сильные патогенные воздействия урбанизации адресуются центральной нервной системе человека. Постоянные
психические перегрузки, стрессовые состояния на работе, отрицательные эмоции в транспорте, неблагоустроенность быта, семейные неурядицы приводят часть городской популяции к психической инвалидности, а часть наименее устойчивых ? к суицидальным финалам, по которым крупные города находятся в лидерах.
Психиатрические службы больших городов растут небывалыми
темпами в связи с массовыми случаями психических расстройств.
Дефицит положительных подкреплений эмоциональной сферы
горожанина часто проявляется в инстинктивном стремлении провести хоть один месяц в году вдали от цивилизации, поближе к
природе.
Хронический стресс женщин во время беременности, столь характерный в городах, вызывает повышение уровня кортикостероидов ? гормонов стресса, обладающих способностью проникать
через плаценту и подавлять формирование эпифиза плода. Установлено (В. М. Ковальзон, 2005), что в XX в. в среднем масса этого
отдела мозга снизилась в 2 раза. Это связано с реакцией человеческой популяции на условия жизни в постиндустриальном обществе,
с характерным для них проявлением стрессирующих факторов не
только в дневное, но и в ночное время (залитые ярким светом
ночные города ? так называемый эффект Эдисона, ночной шум
от автомобилей и самолетов, ночные будоражащие передачи и т. п.).
В свою очередь, эпифиз отвечает за биологические часы организма, регулирующие ритмику сна и бодрствования человека. Соответственно нарушается чередование периодов активности и покоя. Помимо этого, эпифиз выделяет гормон мелатонин, регулирующий эти процессы и действующий на рост человека. Подавление синтеза этого гормона на ярком свету (ночные города) ведет к
акселерации населения. В самой акселерации, возможно, нет ничего плохого, однако она зачастую носит дисгармонический характер. Это проявляется у подростков в диспропорциональном
росте, раннем половом созревании, раннем ожирении, усилении
агрессивных реакций при фрустации и т. п.
В городах изменяется и эпидемический процесс. Связанные с
урбанизацией изменения среды и условий обитания обусловили
его эволюцию в результате воздействия на все компоненты эпидемиологической системы ? популяции возбудителей, механизмы
их передачи, восприимчивость населения. Б. Л. Черкасский (1990)
среди наиболее значимых результатов такого воздействия выделяет следующие:
1) в урбосистемах произошла искусственно обусловленная эволюция возбудителей заболеваний, и в частности повышение их устойчивости к антибиотикам;
142
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
2) появились штаммы возбудителей, устойчивые к неблагоприятным факторам внешней среды, участились случаи появления
атипичных вариантов (атипичная пневмония, новые штаммы вируса гриппа);
3) снизилась сопротивляемость организма человека к возбудителям заболеваний под влиянием различных химических соединений, физических факторов, избытка лекарственных препаратов,
нервно-психической напряженности и т. п.;
4) активизировались механизмы передачи возбудителей инфекций в результате меняющихся под действием урбанизации условий жизни населения.
Специфические условия жизни человека в урбанизированной
среде способствуют активизации практически всех механизмов
передачи возбудителей. Примером становления новой формы инфекции может служить легионеллез, передача возбудителя которого стала возможной благодаря специфическим обстоятельствам
жизни человека в урбанизированной среде. Впервые это заболевание отметили в 1976 г., когда в Филадельфии (США) в течение
месяца после ежегодного конгресса организации «Американский
легион» 221 человек заболел неизвестной гриппоподобной болезнью, из которых 34 умерли. К началу 1990-х годов это заболевание
стали отмечать в более чем 15 странах во всех частях света. Оказалось, что возбудитель способен распространяться через вентиляционные системы, в частности через системы кондиционирования воздуха рециркуляторного типа, куда он затягивается с потоком наружного воздуха из почвы и грунтовых вод.
Из кишечных инфекций наиболее известны вспышки псевдотуберкулеза, которые характерны только для городов и поселков
городского типа. Заражение происходит алиментарным путем,
преимущественно через зараженные микробом овощи и корнеплоды: обычное хранение этих продуктов на крупных базах и
складах, недостаточно очищенных от грызунов, приводит к массовому обсеменению.
Урбанизация способствовала расселению многих видов двукрылых в городах. В свою очередь, эти виды являются переносчиками многих опасных кровяных заболеваний. Например, известны случаи городской желтой лихорадки, кожного лейшманиоза
городского типа и других болезней. Многие позвоночные животные, не являющиеся синантропами, но селящиеся вблизи домов,
способствуют перекачке инфекций из природных очагов в урбосистемы. Обычно чем выше концентрация домашних и диких животных в городах, чем разнообразнее их видовой состав, тем больше риск возникновения и распространения инфекций среди населения.
143
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Определенным показателем ухудшения здоровья горожан является и заметный рост в городах числа лиц с избыточным весом,
что объясняется перееданием, малой физической активностью и
несбалансированностью питания: все это ведет к тому, что избыток поступающей энергии резервируется организмом.
4.3. СОЦИАЛЬНО ВРЕДНЫЕ ПРИВЫЧКИ
О вредных для здоровья факторах ? пьянстве и курении, алкоголизме и наркомании иногда очень мягко и либерально говорят
как о вредных привычках. Никотин же и алкоголь величают культурными ядами. Наркоманию и токсикоманию можно назвать городскими привычками, поскольку основная часть пристрастившихся к ним ? городские жители.
Среди факторов, отрицательно влияющих на здоровье, большое место занимает курение, вредное действие которого сказывается не сразу, а исподволь, постепенно. Никотин ? один из самых
опасных ядов растительного происхождения. Воробьи и голуби
погибают, если к их клюву только лишь поднести стеклянную палочку, смоченную никотином. Кролик погибает от 1/4 капли никотина, собака ? от 1/2 капли. Для человека смертельная доза никотина составляет от 50 до 100 мг (2?3 капли). Именно такая доза
поступает ежедневно в кровь после выкуривания 20?25 сигарет (в
одной сигарете содержится примерно 6?8 мг никотина, из которых 3?4 мг попадает в кровь). Курильщик не погибает сразу по
причине постепенного ввода никотина. К тому же часть никотина нейтрализует формальдегид ? другой яд, содержащийся в табаке. Кроме них табачный дым содержит и другие вредные вещества: оксид углерода, пиридиновые основания, синильную кислоту, сероводород, углекислоту, аммиак, эфирные масла. В течение
30 лет курильщик выкуривает примерно 20 000 сигарет, или 160 кг
табака, поглощая в среднем 800 г никотина. Систематическое поглощение небольших, не смертельных доз никотина вызывает
привычку, пристрастие к курению. Во всем мире ежедневно выкуривается около 15 млрд сигарет. Ежегодные потери от курения составляют 200 млрд долларов.
Но страдают не только курильщики: живущие с ними дети
больше подвержены заболеваниям органов дыхания; у детей курящих родителей в течение первого года жизни чаще встречаются
бронхиты и пневмония и повышен риск развития серьезных заболеваний. В возрасте 5?9 лет у таких детей нарушается функция
легких, что ведет к снижению способностей к физической деятельности, требующей выносливости и напряжения. У детей, матери которых курили во время беременности, имеется предраспо144
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ложенность к припадкам; они значительно чаще заболевают эпилепсией, отстают от своих сверстников в умственном развитии.
Курение подростков в первую очередь сказывается на нервной и
сердечно-сосудистой системах: в 12?15-летнем возрасте они жалуются на одышку при физической нагрузке.
В помещении, где курят, загрязненность воздуха может увеличиться в 6 раз. Девушки, работающие в таких помещениях, как бы
выкуривают до 20 сигарет ежедневно. Жена интенсивно курящего
мужчины в сутки пассивно выкуривает 10?12 сигарет, а его
дети ? 6?7.
Бытует мнение, что курение усиливает работоспособность, и
многие прикрываются этим мифом. В действительности очень короткое время никотин действует возбуждающе, затем быстро снижает и ухудшает работоспособность, как физическую, так и умственную. Под влиянием курения снижается острота зрения:
снайпер, который выбивал 96 очков из 100 возможных, после выкуривания нескольких сигарет выбил только 40 очков. Несовместимы спорт и курение. Значительные физические нагрузки при
тренировках, соревнованиях усугубляют тяжесть последствий курения. Сердечная мышца у спортсмена-курильщика ослаблена,
под действием никотина ухудшается координация движений,
уменьшается их точность.
За последние годы в развитых странах продажа табачных изделий увеличилась на 40 %. В большинстве стран Европы около 50 %
взрослых мужчин ежедневно выкуривают более 15 сигарет. На показатель распространенности курения влияют такие факторы, как
образование и профессия. Так, люди с высшим образованием курят реже, чем со средним. Наибольшее количество курящих имеют начальное образование.
Влечение к курению табака возникает в том возрасте, когда
большое положительное влияние могут оказать школа, родители,
общественность. Не надо забывать о том, что хотя привычка к курению развивается в детском и подростковом возрасте, отрицательное отношение к табаку тоже складывается в этот период жизни. Потребность курить не заложена в организме, она появляется
вследствие недостаточного воспитания и влияния окружающей
среды. Школьники тянутся к сигарете, потому что курить модно,
престижно.
В Россию табак, по-видимому, попал в конце XVI в. и был
встречен не очень приветливо. За курение полагалось весьма серьезное наказание ? от палочных ударов и порки кнутом до отрезания носа и ушей и ссылки в Сибирь. Торговцев табаком ждала
смертная казнь. Сейчас в РФ курят около 67 % мужчин и 30 %
женщин старше 15 лет (по данным за 1993 г.). Ежегодно эти цифры увеличиваются. Правительство предпринимает определенные
145
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
шаги к снижению числа курильщиков в стране: приняты законы,
запрещающие продажу сигарет лицам младше 18 лет, запрещена
реклама табачной продукции и т. д., однако не все они действенны. Особо печально, что снижается возраст курильщиков. В настоящее время во всем мире проводятся мероприятия по запрету
табака: его реклама запрещена в странах Европы, США, Канаде и
др. В связи с этим табачные компании ориентируются на страны
третьего мира.
Алкоголизм ? заболевание, наступающее в результате частого,
неумеренного потребления спиртных напитков и пристрастия к
ним. Алкоголь, или спирт, является наркотическим ядом. Он действует прежде всего на клетки головного мозга, парализуя их. Доза
7?8 г чистого спирта на 1 кг массы тела является смертельной для
человека. При хроническом отравлении алкоголем наступает перерождение нервных клеток и одновременно нарушается деятельность внутренних органов ? печени, почек, желудка и кишечника. Алкоголь способствует развитию туберкулеза. Систематическое пьянство предрасполагает к различным заболеваниям, ведет к
развитию преждевременного старения, сокращает жизнь.
Алкоголь влияет на кровеносные сосуды, несущие кровь к мозгу. Сначала они расширяются, и насыщенная алкоголем кровь
бурно приливает к мозгу, вызывая резкое возбуждение нервных
центров. Отсюда чрезмерно веселое настроение и развязность
пьянеющего человека. Затем в коре больших полушарий головного мозга вслед за усиливающимся возбуждением наступает резкое
ослабление процессов торможения. Кора перестает контролировать работу низших, подкорковых отделов мозга.
Многие аварии на транспорте связаны с приемом алкоголя.
Исследования чешских ученых показали, что кружка пива, выпитая шофером перед выездом, увеличивает количество аварий по
его вине в 7 раз, при приеме 50 г водки ? в 30 раз, а при приеме
200 г водки ? в 130 раз. Прием даже небольших количеств алкоголя, понижая работоспособность, ведет к быстрой утомляемости,
рассеянности, затрудняет восприятие, заметно ослабляет волю.
Одна из причин широкого распространения алкогольных напитков ? способность алкоголя оказывать эйфорическое действие, создавать жизнерадостное настроение. Именно поэтому алкогольные напитки были непременным атрибутом различных
праздников и обрядов еще во времена первобытнообщинного
строя и на более поздних этапах развития человеческого общества.
Другая причина ? это способность ослаблять напряжение, создавать иллюзию благополучия. Человеку начинает казаться, что
трудности, житейские невзгоды не имеют большого значения.
К причинам, порождающим злоупотребление спиртными напитками, относят и усложнение социальной среды человека, ус146
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ложнение производства и производственных отношений. Одна из
форм усложнения социальной среды ? урбанизация. Можно
указать и другие факторы, наиболее значимые для развития алк??голизма: нервно-психическая неустойчивость, неблагоприятные социально-профессиональные и климатогеографические
условия, низкий уровень образования, недостатки воспитания,
раннее начало самостоятельной жизни, ранний возраст начала
алкоголизации, алкогольные обычаи среды, отрицательное влияние пьющих взрослых, неправильное понимание принципа самоутверждения, узкий круг и неустойчивость интересов, отсутствие увлечений и духовных запросов, бессодержательное проведение свободного времени, конфликты в семье и нарушение
структуры семьи и др.
Наркомания ? настоящий бич во многих странах мира. По определению Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ),
«наркомания является состоянием периодической или хронической интоксикации, вредной для человека и общества, вызванной
употреблением наркотика (естественного или синтетического
происхождения)». По данным ВОЗ, наркотики заняли одно из
первых мест среди причин преждевременной смерти людей, развития сердечно-сосудистых заболеваний и злокачественных опухолей. Во всем мире растет наркомания среди мужчин и женщин. За ними втягиваются в этот омут юноши, девушки, подростки и даже дети. Опасен любой наркотик, даже одноразовая его
проба. При повторении пробы незаметно, но неизбежно появляется привычка. При отсутствии наркотика наркоман испытывает
мучительное состояние ? абстиненцию. Его преследуют отчаяние, беспокойство, раздражительность, нетерпение, боли в костях
и мышцах.
Токсикомания ? злоупотребление различными химическими,
биологическими и лекарственными веществами, вызывающими
привыкание и зависимость. Токсикоманы добиваются опьянения
с помощью аэрозолей ? летучих ядовитых веществ, которые при
их вдыхании быстро поглощаются легкими и мгновенно проникают в мозг. Аэрозоли, как и алкоголь, задерживают поступление
кислорода в кровь, а без кислорода мозг и центральная нервная
система не могут обходиться. Вдыхание аэрозолей, паров жидких
смесей нарушает деятельность почек, печени и других жизненно
важных органов, ведет к критической сердечной недостаточности.
Даже одноразовая проба отравляющих аэрозолей, наркотиков оставляет след в чувствительнейших нервных клетках мозга, в печени и почках, в мышцах сердца и др.
Социальная опасность наркомании и токсикомании заключается в следующем: 1) наркологическая болезнь во всех ее видах ?
социально опасное психическое заболевание, угрожающее буду147
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
щему нации, благополучию и здоровью населения всего государства; 2) наркомания наносит большой материальный и моральный
ущерб, являясь причиной несчастных случаев на производстве, на
транспорте, в быту, причиной травматизма и заболеваемости, различных правонарушений; 3) наркоманы входят в группу риска
распространения СПИДа; 4) наркоманы создают невыносимые условия для своей семьи, отравляя ее своим присутствием,
поведением, лишая средств к существованию; 5) наркоманы втягивают в этот порок других людей, в первую очередь молодежь;
6) наркоманы ? плохие работники, их трудоспособность, физическая и умственная, снижена; 7) употребление наркотических
средств безнравственно.
4.4. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ВОСПИТАНИЕ
И ОБРАЗОВАНИЕ
Экологизация мышления людей достигается благодаря системе
экологического образования и воспитания. В ее основе должна
лежать идея глобальной и локальной экологизации, создания здорового и любимого жителями места расселения, достижения экологического равновесия между городом и природой.
Люди должны обеспечить устойчивое существование в городе и
вокруг него экологически обоснованных территорий естественной
природы, соединенных зелеными территориями и коридорами.
Архитектурно-ландшафтная среда города должна способствовать
постоянным контактам жителей с живой природой, формированию экологичного мышления у жителей города средствами ландшафтной архитектуры.
Естественная природа, естественные ресурсы, естественная
эволюция ? это необходимые и безусловные аспекты сохранения
жизни на Земле. Человек должен иметь право на жизнь в гармонии с естественной средой. Вместе с тем он должен взять на себя
экологические обязанности для сохранения природы и ресурсов,
перехода к устойчивому развитию города, страны, планеты. Система образования и воспитания жителей здорового города с экологичной средой должна прививать им экологическую этику. Жители города, участвующие в создании здоровой и красивой среды,
должны знать и уметь реализовывать свои экологические права и
обязанности.
Экологические права жителя города:
право на здоровую, красивую, разнообразную естественную
природу Земли, на естественные ресурсы;
право на здоровую, красивую и безопасную окружающую среду
города;
148
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
право на естественные, чистые и биоразнообразные компоненты ландшафта ? воду, воздух, почву, флору, фауну;
право на естественное рождение, естественную семью, естественное и экологически этичное воспитание и образование;
право на мирную жизнь;
право на экологичные, красивые и здоровые район, дом,
квартиру;
право на экологически обоснованные качество и размер жилья;
право на чистую пищу, экологичное лечение;
право на экологичный и этичный труд на благо Земли;
право на занятия искусством и спортом;
право на развитие своих способностей в соответствии с естественной целью жизни;
право на отдых среди чистой и красивой природы;
право на доступ к экологической информации;
право на участие в принятии решений по созданию здоровых
городов и здоровой планеты.
Экологические обязанности жителя города:
здоровая личная жизнь в гармонии с собой, обществом и природой;
сохранение экологически обоснованной части природы Земли
в естественном состоянии;
сохранение природы страны, города;
экологическое восстановление ранее загрязненных и разрушенных ландшафтов и всех их компонентов;
поддержание биологического разнообразия;
поддержание экологического равновесия;
экологизация широкого круга личных потребностей (биологических, экономических, трудовых, этнических);
экологизация потребления ресурсов;
сохранение невозобновляемых ресурсов для последующих поколений;
экологизация всех направлений деятельности, использование
только «мягких» технологий в индустрии, энергетике, сельском
хозяйстве, строительстве, на транспорте и т. д.; стремление к исключению энтропийных технологий;
предотвращение загрязнения природной среды;
активное участие в создании красивых и здоровых городов;
активное участие в создании красивого, озелененного, здорового дома;
решение всех конфликтов путем переговоров, без войн;
недопущение жесткого вмешательства в природу; исключение
всех негативных аспектов искусственности жизни и среды.
Реализация перечисленных прав и выполнение обязанностей
связаны не только с вопросами культуры, но и с проблемами рав149
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ноправия, равного доступа к ресурсам. Многие исследователи
проблем улучшения качества городской среды говорят о необходимости развития культуры бытия, реализации программы развития культурного потенциала городского сообщества.
Система экологического образования и воспитания должна начинаться с экологизации всех учебных заведений, направленной
на воспитание молодого поколения с помощью экологичной среды. Как уже отмечалось, она связана с наличием экологичной,
красивой архитектурно-ландшафтной среды городов.
Но надежды на быстрый переход к более устойчивому развитию, к формированию экологичной и здоровой городской среды в
результате экологического образования и воспитания не вполне
обоснованны. Образование и воспитание направлены на понимание законов экологии, но, как отмечал английский эколог
Д. Шорт, недостаточно понимать законы природы, их нужно соблюдать. Следование законам природы и есть наиболее сложный
этап развития общества. Способствовать этому должны показ экологичных образцов (зданий, кварталов, городов), демонстрация
преимуществ жизни в них и вовлечение людей в процесс их создания в результате совместной деятельности.
Контрольные вопросы и задания
1. Что такое внутренняя среда зданий? 2. Как влияют стены и обстановка помещений на человека? 3. Каковы источники радона в квартирах? В чем опасность
этого газа? Приведите примеры. 4. Что такое синдром больных зданий? 5. Из каких источников формируется население городов? 6. Каковы основные факторы
смертности населения в городах? 7. Какие тенденции наблюдаются в росте численности населения городов мира и России? Приведите примеры. 8. Как влияет
образ жизни на смертность жителей города? 9. В чем различие хронического и острого воздействия загрязнителей? 10. Как распространяются специфические заболевания жителей городов? Приведите примеры. 11. Какое значение в росте заболеваний имеет загрязненность среды? 12. Какие изменения претерпел эпидемиологический процесс в городах? 13. Какие социально вредные привычки вы знаете?
14. В чем опасность социально вредных привычек? 15. Каковы экологические
права жителя города? 16. Каковы экологические обязанности жителя города?
150
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Глава 5
ПУТИ ПРЕОДОЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГОРОДОВ
?
5.1. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРИРОДООХРАННОЙ
ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ
Важнейшим направлением обеспечения экологической безопасности является благоустройство территорий городов, что положительно влияет на состояние здоровья населения и природные
компоненты среды. Но прежде чем осуществлять благоустройство,
как оно понимается в общепринятом градостроительном аспекте,
следует оценить степень экологической безопасности и качество
окружающей среды на исследуемой территории. Контроль и управление качеством городской среды являются важнейшим инструментом обеспечения постоянного анализа ее состояния в целях
своевременного принятия решений по сохранению высокого качества среды жизни или по ее восстановлению. Поэтому в первую
очередь речь может идти об экологической экспертизе, контроле и
мониторинге территории.
5.1.1. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА
Экологическая экспертиза ? установление соответствия намечаемой хозяйственной и иной деятельности экологическим требованиям и определение допустимости реализации объекта экологической экспертизы в целях предупреждения возможных неблагоприятных воздействий этой деятельности на окружающую среду и
связанных с ними социальных, экономических и иных последствий реализации объекта экологической экспертизы. Экологическая экспертиза представляет собой самостоятельный вид государственного экологического контроля; она имеет превентивное
значение, ибо совершается до начала деятельности, а также выступает гарантом выполнения экологического законодательства.
Экологическая экспертиза совершается в виде предварительной
проверки соответствия хозяйственных решений, деятельности и
ее результатов требованиям охраны окружающей среды, рационального использования природных ресурсов, экологической безопасности общества.
151
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Государственная экологическая экспертиза как сфера деятельности в нашей стране ведет начало с 1988 г., с момента образования Государственного комитета СССР по охране природы. К началу 1990-х годов была сформирована система, позволяющая организовывать и проводить государственную экологическую экспертизу на всех уровнях административного деления (федеральном
уровне, уровне субъектов, областном и городском уровнях). В настоящее время эти функции делегированы Министерству природных ресурсов Российской Федерации.
Единую систему государственной экологической экспертизы
четко установил Закон РФ «Об экологической экспертизе» (1995).
Субъектами государственной экологической экспертизы согласно
этому закону являются «специально уполномоченные на то федеральные государственные органы в области охраны окружающей
среды и территориальные структуры, которые имеют исключительное право на проведение государственной экологической экспертизы и осуществляют соответствующие функции через свои
подразделения, специализированные в области организации и
проведения государственной экологической экспертизы». Законодательная основа экологической экспертизы определена в этом
законе, в Федеральном законе «Об охране окружающей среды»
(2002) и в подзаконных документах: Положении о порядке проведения государственной экологической экспертизы (1996) и Регламенте проведения государственной экологической экспертизы
(1997). Многие ведомства разработали свои инструкции о требованиях к составу предоставляемой документации на государственную экологическую экспертизу. В ряде субъектов Российской Федерации приняты нормативные правовые акты в области экспертизы.
Федеральными законами «Об экологической экспертизе» и
«Об охране окружающей среды» определена правовая основа двух
видов экспертиз: государственной экологической и общественной
экологической. Помимо этих юридически обоснованных экспертиз
существуют ведомственная, научная и коммерческая экологические экспертизы.
Сформулированные в Законе РФ «Об экологической экспертизе» принципы выражают сущность и социальное назначение экспертизы, основы ее правового регулирования и осуществления.
Принципы должны соблюдаться всеми участниками экспертного
процесса, включая заказчика планируемой деятельности, проектные органы, органы экспертизы и общественные организации.
Принцип презумпции потенциальной экологической опасности любой намечаемой хозяйственной и иной деятельности означает, что
любой вид хозяйственной деятельности может привести к экологическим последствиям для окружающей среды. Необходимо
152
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
спрогнозировать воздействие намечаемой деятельности на среду,
обосновать допустимость этого воздействия и предусмотреть необходимые природоохранные меры.
Принцип обязательности проведения государственной экологической экспертизы до принятия реализации объекта экологической экспертизы адресован заказчику планируемой деятельности и органам государственной экологической экспертизы. Заказчик не
вправе принимать решение о реализации намечаемой деятельности и осуществлять ее без положительного заключения государственной экологической экспертизы, обязан провести ее до начала деятельности. Этим и определяется обязательность и превентивный характер экологической экспертизы.
Принцип комплексности оценки воздействия на окружающую среду хозяйственной и иной деятельности и ее последствий реализуется
согласно Положению по оценке воздействия. Предполагается
подготовка заказчиком и проектировщиком-оценщиком Материалов по оценке воздействия, в которых определяются воздействие,
его масштаб, область распространения, изменения в окружающей
среде, природных процессах и явлениях, социальной среде и т. д.,
включая отдаленные последствия реализации проекта. Задачи экспертизы: провести «оценку» оценок воздействия; определить достаточность, обоснованность выбранных систем и методов оценивания и прогнозирования; оценить комплексность оценки воздействия.
Принцип обязательности учета требований экологической безопасности при проведении экологической экспертизы обусловлен правом каждого на благоприятную окружающую среду. Он предусматривает обязанность участников эколого-экспертного процесса
соблюдать правовые, экологические требования проектирования,
размещения, строительства, эксплуатации объектов экспертизы;
выявлять, соблюдаются ли нормативы качества среды в случае реализации проекта.
Принцип достоверности и полноты информации, представляемой
на экологическую экспертизу, обязывает заказчика планируемой деятельности обеспечить представление на государственную экспертизу достоверной и полной информации об объекте экспертизы,
оценке его воздействия на окружающую среду, о современной
экологической ситуации в регионе, реализации проекта и т. д.
Принцип независимости экспертов экологической экспертизы при
осуществлении ими своих полномочий в области экологической экспертизы означает, что никто не вправе вмешиваться в работу эксперта, выполняемую в соответствии с требованиями законодательства об экологической экспертизе, техническим заданием на
проведение экологической экспертизы и задачами, поставленны153
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ми перед экспертом руководителем экспертной комиссии или руководителем группы.
Принцип научной обоснованности, объективности и законности
заключений экологической экспертизы означает, что заключения
экологической экспертизы должны быть научно обоснованными.
Это требование касается как индивидуальных заключений экспертов, так и сводных заключений экологической экспертизы. Содержащиеся в заключении суждения и выводы должны быть научно
аргументированными. Критериями при этом могут служить не
только собственные научные утверждения, ссылки на позиции и
труды авторитетных ученых, но главным образом положения законодательства в области охраны окружающей среды и природопользования. Заключения экологической экспертизы должны
быть объективными. Объективность в области экологической экспертизы проявляется в непредвзятой, беспристрастной оценке
объекта экологической экспертизы и подготовке входящих в заключения выводов каждого участника эколого-экспертного процесса и комиссии в целом. Содержание принципа законности
заключений экологической экспертизы состоит в том, что при
планировании, проектировании деятельности заказчик (проектировщик) обязан учесть (выполнить, соблюсти) экологические
требования, в том числе предусмотренные законодательством об
охране окружающей среды и о природопользовании. При оценке
объекта экологической экспертизы и подготовке экспертного заключения эксперты и экспертные комиссии должны руководствоваться не соображениями политической, экономической и иной
целесообразности того или другого решения, вывода, заключения,
а соображениями научной обоснованности, объективности и законности выводов.
Принцип гласности, участия общественных организаций (объединений), учета общественного мнения при проведении экологической экспертизы является проявлением демократизации российского экологического права и средством реализации права граждан на благоприятную окружающую среду.
Принцип ответственности участников экологической экспертизы и заинтересованных лиц за организацию, проведение, качество
экологической экспертизы адресован в основном участникам проведения государственной экологической экспертизы. Он означает,
что в случае невыполнения ими требований организации и проведения экспертизы они будут нести ответственность, предусмотренную действующим законодательством России.
Согласно Закону РФ «Об экологической экспертизе» и постановлению Правительства РФ от 11.06.96 № 698 государственная
экологическая экспертиза проводится экспертной комиссией, образованной приказом министра природных ресурсов.
154
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
5.1.2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ И МОНИТОРИНГ
Экологический контроль ? одно из важных звеньев организационно-правового механизма охраны окружающей среды, предусмотренного Федеральным законом от 10.01.02 № 7-ФЗ «Об охране
окружающей среды». Задачами органов экологического контроля
являются: наблюдение за состоянием среды и ее изменением под
влиянием хозяйственной и иной деятельности; проверка выполнения планов и мероприятий по охране природы и рациональному использованию природных ресурсов; проверка соблюдения
природоохранного законодательства и нормативов качества природной среды, а в итоге ? качества среды жизни города. Посредством экологического контроля обеспечивается принуждение
природопользователей к исполнению экологических требований.
В органы экологического контроля входит государственная служба наблюдения за состоянием природной среды. Экологический
контроль может быть государственным, производственным, муниципальным и общественным.
Государственный экологический контроль проводится от имени
государства, а не какого-либо ведомства, имеющего свои интересы, что дает независимые и объективные результаты. Этот контроль наиболее влиятельный, так как для осуществления своих
функций может прибегать к поддержке правоохранительных органов ? прокуратуры и суда. Кроме того, в процессе такого контроля государственные инспекторы могут использовать следующие
действенные меры: предъявлять требования и выдавать предписания юридическим и физическим лицам об устранении выявленных нарушений; приостанавливать хозяйственную и иную деятельность нарушителей; привлекать нарушителей к административной ответственности (предупреждение или штраф). Государственный экологический контроль осуществляется федеральными
органами исполнительной власти и органами исполнительной
власти субъектов РФ.
Производственный экологический контроль проводится самим
предприятием-природопользователем на своих объектах с целью
обеспечения выполнения в процессе хозяйственной и иной деятельности требований природоохранного законодательства и соблюдения установленных нормативов в области охраны окружающей среды, а также для самопроверки рациональности природопользования на своих объектах и выполнения планов и мероприятий по ограничению и уменьшению воздействия на среду.
Содержание такого контроля прежде всего зависит от специфики
деятельности предприятия. Проводить производственный экологический контроль в соответствии с требованиями Федерального
закона «Об охране окружающей среды» обязана экологическая
155
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
служба, которая в соответствии со ст. 25 Федерального закона от
04.05.99 № 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» должна быть
организована соответствующим юридическим лицом. Сведения об
организации производственного экологического контроля предприятия обязаны представлять в органы исполнительной власти и
органы местного самоуправления.
Поскольку для обеспечения необходимого качества работ на
ряд видов экологической деятельности требуется особое разрешение и лицензия, то предприятия (обычно небольшие) часть производственного контроля выполняют, привлекая специализированные организации. Однако недооценивая важность природоохранной деятельности и стремясь уменьшить затраты, предприятия часто экономят на содержании собственной экологической
службы и сводят производственный контроль к минимальному
объему, выполняемому организациями-подрядчиками, что снижает эффективность самого действенного вида экологического
контроля.
Муниципальный экологический контроль осуществляется на территории муниципального образования органами местного самоуправления или уполномоченными ими организациями.
Общественный экологический контроль осуществляется общественными и иными некоммерческими объединениями в соответствии с их уставами, а также гражданами. Его задача ? проверка
выполнения требований природоохранного законодательства как
всеми юридическими лицами от министерства до предприятия,
учреждения или организации независимо от формы их собственности и подчиненности, так и всеми должностными лицами и
гражданами. Общественные контрольные функции реализуются, в
частности, при участии общественных объединений в оценке воздействия планируемой деятельности на среду. Общественный
контроль осуществляется и за принятием экологически значимых
решений в рамках общественной экологической экспертизы. Важной формой общественного экологического контроля деятельности предприятий и государственных органов является предусмотренное федеральным законом право граждан и общественных
объединений затребовать информацию о состоянии окружающей
среды и принимаемых мерах по ее охране, а также право граждан
предъявлять в суд иски о возмещении вреда окружающей среде.
Тем не менее концепция общественного экологического контроля
реализована пока не полностью.
Мониторинг, важнейшая часть контроля, представляет собой
систему наблюдения за изменением состояния окружающей среды, вызванным антропогенными воздействиями. Цель мониторинга ? констатация фактов, прогнозирование процессов в при156
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
роде, выдача данных руководящим органам для своевременного
вмешательства и исключения негативных воздействий на городскую среду и природу. Мониторинг применяется как для антропогенных, так и для природных систем; его результаты могут служить для построения моделей охраны окружающей среды. Математическое моделирование помогает делать реальные прогнозы в
целях разработки оптимальных методов природопользования.
Экологический мониторинг является начальным этапом системы
обеспечения экологической безопасности.
Мировое сообщество пришло к осознанию необходимости координации усилий по сбору, хранению и переработке данных о
состоянии окружающей среды в конце 60-х годов XX в., накануне
Стокгольмской конференции, где впервые договорились об определении понятия «мониторинг». Мониторинг состояния среды в
нашей стране осуществляется в соответствии с постановлением
Правительства РФ «О создании Единой государственной системы
экологического мониторинга» от 24.11.93, а санитарно-гигиенический мониторинг проводится на основании постановления
Правительства РФ от 06.10.94.
Различают три уровня территориального охвата современного
мониторинга:
1) локальный (биоэкологический, санитарно-гигиенический);
2) региональный (геосистемный, природно-хозяйственный);
3) глобальный (биосферный, фоновый), включающий в себя
наблюдения за состоянием среды из космоса (космический мониторинг).
В основных структурных элементах окружающей среды города
ведутся постоянные наблюдения за присутствием наиболее опасных для природных экосистем и человека загрязняющих веществ:
например, в атмосферном воздухе ? оксидов углерода, азота,
серы, взвешенных веществ (аэрозолей), углеводородов, радионуклидов, бенз(а)пирена; в поверхностных водах ? нефтепродуктов,
фенолов, соединений фосфора и азота, тяжелых металлов, пестицидов, минеральных солей, а также контролируется комплексный
показатель рН; в биоте ? тяжелых металлов, радионуклидов, пестицидов. Проводится мониторинг воздействия вредных физических факторов, таких, как радиация, шум, электромагнитные поля
и излучения. Контролируются прежде всего зоны влияния соответствующих крупных источников, а именно: АЭС, аэропортов,
крупных промышленных и транспортных центров, электростанций и линий электропередачи, телерадиоцентров и ретрансляторов. В настоящее время в рамках деятельности Всемирной метеорологической организации создана мировая сеть станций фонового мониторинга, осуществляющая слежение за определенными
157
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
параметрами состояния окружающей среды. Работа проводится
под эгидой Программы ООН по окружающей среде и координируется ЮНЕСКО.
Мониторинг позволяет определить:
1) особенности геологического строения региона с выделением
аномальных физических полей, влияющих на развитие современного ландшафта, его переформирование и перераспределение;
2) взаимодействие внутренних и внешних факторов ландшафтообразования с выявлением техногенных воздействий, влияющих
на ландшафт;
3) состояние природных ресурсов в регионе (вид, местоположение, запасы, целесообразность использования и т. д.);
4) состояние природы, степень ее загрязнения и антропогенной нарушенности; возможность поддержания экологического
равновесия;
5) районирование территории по степени экологической нарушенности литосферы, гидросферы, биосферы и атмосферы;
6) эколого-экономическую эффективность функционирования
объектов крупномасштабного вмешательства в природу;
7) целесообразность применения и виды мероприятий по устранению или уменьшению влияния негативных явлений, вызванных антропогенной деятельностью человека;
8) целесообразность проектирования, строительства и эксплуатации объектов крупномасштабного вмешательства в природу;
9) рациональную организацию природопользования и действенного оперативного контроля состояния природной среды;
10) результаты мероприятий по устранению негативного влияния объектов крупномасштабного вмешательства в природу;
11) наличие решений, альтернативных крупномасштабному
вмешательству в природу;
12) степень безотходности технологических процессов или утилизации отходов с полной последующей переработкой;
13) степень оптимизации техносферы, информированности населения.
Выделяют две составные части мониторинга ? абиотическую
(геофизическую) и биотическую. Последний в качестве одного из
методов использует биоиндикацию ? определение биологически
значимых нагрузок по реакции на них живых организмов и их сообществ. В качестве индикатора выбирается тот вид, который
имеет узкую амплитуду экологической толерантности по отношению к какому-либо фактору среды. Преимущественно это растения, ибо они не способны к активному перемещению.
Обычно оценка состояния среды жизни города включает в себя
оценку следующих сред и факторов:
158
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
1) воздушного бассейна (выявление опасности его загрязнения
в зависимости от природно-климатических факторов района или
города);
2) водных объектов (выявление источников загрязнения; оценка возможности использования воды для питьевого и технического водоснабжения, орошения, рыболовства, судоходства, выработки электроэнергии и др.; определение расхода воды; оценка санитарно-гигиенического состояния подземных вод, осадков, стоков);
3) геологической среды и нарушенности территорий (выявление инженерно-геологических особенностей пород, геологических процессов, связанных с рельефом, гидрогеологическими и
ландшафтно-климатическими условиями; выявление нарушенных
территорий и оценка их развития);
4) почв (оценка санитарно-гигиенического состояния, нарушенности в результате эрозии и др.; выявление химического или
бактериологического загрязнения);
5) растительного мира (оценка качества озелененных территорий, формирования ландшафта; экологические критерии ? возможность деградации озеленения, защитная роль, рациональное
соотношение озелененных и застроенных территорий и др.; санитарно-гигиенические критерии ? оздоровление атмосферы и улучшение микроклимата, шумозащищенность и др.; эстетические
критерии);
6) животного мира (оценка видового состава, тенденций его изменения под влиянием антропогенных нагрузок, необходимости
охраны редких животных; выявление причин деградации);
7) шумового режима территории (выявление источников шума,
определение их акустических характеристик; создание карт расчетных уровней шума);
8) вибрационного (транспорт, оборудование и др.), электромагнитного (радио- и телестанции, радиолокаторы, генераторы
и др.), температурного (ТЭЦ, промышленные предприятия и др.)
полей и их воздействий на среду.
Оценка указанных факторов окружающей среды, производимая на основе мониторинга, служит только для принятия мер по
предотвращению недопустимых загрязнений. Оценка загрязненности подземных вод служит основой при выборе защиты продуктивных водоносных горизонтов и водозаборов или при разработке
рекомендаций по переносу водозабора. Таким образом, оценка
качества городской среды зависит от степени устойчивости развития города.
Индикаторы устойчивого развития города ? это, как правило,
численные, измеряемые значения ряда параметров развития города и его среды, которые можно оценить либо по их абсолютной
величине, либо путем сравнения с наблюдавшимися ранее значе159
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ниями этих параметров. Во многом эти индикаторы стали показателями качества среды жизни человека, которые должны быть достигнуты в экологически благополучном городе. Например, одним из индикаторов устойчивого развития является величина потребления питьевой воды на жителя в сутки. Имеется норма ВОЗ
(менее 200 л), известны показатели наиболее развитых городов
мира (максимум 250?300 л). Если при многолетних наблюдениях
эта величина постепенно уменьшается, то город приближается к
состоянию экологичного развития по этому параметру. Одним из
важнейших индикаторов качества городской среды является доля
площади озелененных территорий в общей площади города (см.
ниже). Отдельные индикаторы состояния среды и устойчивого
развития не могут быть определены с большой точностью, например такие, как процент жителей, любящих свой дом, двор, район,
город. Все разработанные группы индикаторов устойчивого развития пока недостаточно совершенны, они привязаны к конкретным нуждам города. Необходимы изучение и совершенствование
индикаторов, разработка новых. Индикаторы устойчивого развития и здоровой городской среды, наиболее актуальные в настоящее время для городов России, приведены в табл. 35.
35. Индикаторы устойчивого развития и здоровой городской среды
Индикатор
Факторы, учитываемые индикатором
Экологического
равновесия
Соотношение площадей естественных природных и освоенных территорий. Размер экологического следа; его
отношение к среднему экологическому следу на планете. Биоразнообразие (число видов животных и растенийаборигенов, в том числе восстановленных, и интродуцентов). Площадь соединенных зелеными коридорами
компонентов ландшафта, длина этих коридоров
Числа жителей
Число жителей и тенденции его изменения
Плотности населения
Число жителей на 1 км2 по районам и тенденции его изменения
Площади
Полная площадь города (км2) и тенденции ее изменения
Передвижения
жителей
Число поездок и среднее расстояние, ежедневно проезжаемое жителем на разных видах транспорта
Техногенного освоения и экологичной
реконструкции ландшафта
Площадь застроенных и закрытых территорий с исчезнувшей почвой («мертвых» ландшафтов). Процент культурных озелененных территорий от общей площади города и тенденции его изменения. Протяженность зеленых коридоров и площадь соединенных ими зеленых
территорий. Площадь заброшенных территорий. Площадь восстановленных территорий и подвергнутых фитомелиорации. Процент площади зданий, расположенных в подземном пространстве, от общей площади горо-
160
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Продолжение
Индикатор
Качества воздуха
Качества питьевой
воды
Свойств почв
Факторы, учитываемые индикатором
да. Длина железных и автомобильных дорог, расположенных под землей
Уровень превышения предельно допустимых концентраций загрязнителей в воздухе и число дней, в которые наблюдались эти превышения. Площадь территорий с
очень высоким (природным) качеством воздуха
Число дней, в которые не были соблюдены местные
стандарты качества воды. Соотношение объемов воды,
поступающей из разных источников (реки, подземные
источники и др.), а также объемов чистой воды и нуждающейся в очистке
Площадь территорий с почвами, загрязненными свыше
норм. Площадь территорий с «мертвыми» почвами или
вредными, недопустимыми загрязнениями
Фауны
Площадь дикой природы в городе. Число видов животных в городе
Флоры
Площадь дикой природы в городе (лес, реки, болота)
Сенсорной среды
Доля негативной визуальной среды (монотонные поля,
окрашенные в серый цвет поверхности, большие плоскости) в объеме всей городской среды. Площадь территорий с неприятными, вредными запахами и тенденции
ее изменения. Площадь территорий с уровнем шума
свыше 65 дБ и срок экспозиции (время действия) шума
Потребления ресурсов
Процент потерь ресурсов при их использовании. Процент замены невозобновляемых ресурсов возобновляемыми. Процент использования возобновляемых ресурсов. Процент местных ресурсов от общего объема используемых ресурсов. Процент вторичного использования ресурсов (должен быть не менее 50)
Производства
и потребления
энергии
Потребление энергии (кВт · ч) на жителя в год. Доля
местных
индивидуальных
экологичных
установок
(крышные котельные и др.) в производстве. Производство энергии по видам используемых ресурсов. Процент
возобновляемой и рециклируемой энергии от общего
количества потребляемой энергии
Использования воды
Отношение потребления воды (л) жителем в год к норме ВОЗ. Отношение водопотребления к стоку. Объем
сбора и использования «серой» воды. Процент вторичного использования воды. Объем использования «черной» воды
Экологичности
строительства
Процент красивых, архитектурно выразительных зданий
и инженерных сооружений, органично вписанных в
природную среду и не нарушающих ее, от общего числа
зданий и сооружений в городе. Процент использования
экологичных и местных материалов по отношению к общему объему применяемых материалов. Процент зда-
161
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Продолжение
Индикатор
Экологичности
транспорта
Экологичности
предприятий
Экологичности
системы утилизации отходов
Экологичности
жилищ
Экологичности окружающей среды
Экологичности трудовых потребностей
162
Факторы, учитываемые индикатором
ний, способствующих архитектурно-планировочными
средствами общению жителей. Процент зданий с замкнутыми технологиями их эксплуатации; процент зданий, запроектированных с учетом цикла жизни и его
стоимости. Процент энергоактивных и энергосберегающих зданий от общего числа зданий в городе
Отношение суммарного выброса загрязняющих веществ
к норме. Число и степень тяжести аварий. Процент пересечений дорог в разных уровнях по отношению к общему числу пересечений. Процент улиц, не удовлетворяющих по ширине пропуску транспорта. Процент использования не загрязняющего окружающую среду
транспорта (электрического, в подземной трубе и др.).
Процент улиц с велодорожками
Процент предприятий с замкнутыми циклами от общего
числа предприятий в городе. Процент предприятий, находящихся в цепи замкнутых циклов (отходы одного
предприятия служат сырьем для другого). Число предприятий, выбрасывающих загрязняющие вещества сверх
норм. Число предприятий, размещение которых в городе необоснованно, и предприятий, которые можно удалить из города (индустриальное переселение). Число
предприятий, которые можно переместить в черте города (под землю, дальше от жилых кварталов)
Процент вторичного использования отходов. Процент
дифференцированного сбора отходов. Число видов деления отходов (от трех ? бумага, металл, стекло, и выше).
Процент жителей, вовлеченных в дифференцированный
сбор отходов. Процент площади свалок (в том числе стихийных) в городе по отношению к площади города. Восстановленная площадь бывших свалок
Средние площадь и объем жилища на одного жителя.
Процент жилых домов, оснащенных в соответствии с современными санитарно-гигиеническими нормами и
обеспечивающих физический комфорт. Процент жилых
домов, удовлетворяющих требованиям архитектурностроительной экологии (объем, этажность, наличие озеленения, уютных дворов, вид из окна и т. д.)
Процент жилых домов, из окон которых открывается
вид на природную среду (парки, сады, реки, пруды, луга,
леса и др.). Процент жилых домов, расположенных в
пределах 15?20 мин ходьбы от участков живой природы.
Процент жилых домов, окруженных негативной средой
(шоссе, неэкологичные предприятия и др.)
Процент трудоспособных жителей, работающих по специальности и удовлетворенных работой и (или) оплатой.
Число рабочих дней, необходимых для получения той
части заработной платы, которая позволяет удовлетворять экономические и биологические потребности (по
специальностям). Процент безработных (по полу, возра-
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Продолжение
Индикатор
Экологичности
культурных
потребностей
Факторы, учитываемые индикатором
сту, национальности). Процент трудоспособных жителей, занятых экологичным трудом. Среднее время, затрачиваемое на поездку на работу и обратно (по районам). Процент жителей, удовлетворенных обеспечением
пищей. Процент жителей, удовлетворенных обеспечением одеждой. Процент жителей, удовлетворенных обеспечением мебелью и бытовыми приборами
Отношение числа учреждений культуры и их посещаемости к нормативным показателям. Наличие (отсутствие) элитарных учреждений культуры, недоступных
для бедных людей. Число учебных заведений и их доступность для разных слоев населения, в том числе для
детей из бедных семей. Процент элитных учебных заведений, доступных только детям из богатых семей. Доступность спортивных учреждений для жителей (процент
жителей, регулярно пользующихся услугами этих учреждений). Число этнических архитектурных сред и этнических культурных ландшафтов в городе
Цель создания объективных и признаваемых всеми индикаторов ? достижение более устойчивого развития города и экологичной городской среды. Для этого важен так называемый индекс устойчивого развития города, который учитывает следующие факторы: состояние воздушной среды (число дней в году, в которые не
превышены локальные стандарты качества воздуха); доступ к зеленому пространству (доля граждан, для которых расстояние от их
дома до зеленого пространства относительно невелико); эффективность использования ресурсов (потребление энергии, воды, производство отходов; коэффициент возобновления ресурсов); качество застроенной среды (соотношение площади природного пространства и площади, используемой для строительства, автотранспорта и т. п.); доступность объектов города (расстояние в
километрах, преодоленное на транспорте за год, на душу населения); «зеленая экономика» (доля компаний, которые включили в
свою деятельность экологичные управление и аудит); жизнеспособность общества (объем культурной общественной работы); общественное участие в жизни города (число добровольных организаций на одну тысячу жителей); степень благосостояния граждан
(степень удовлетворения их потребностей).
Мониторинг городской среды жизни и сопоставление фактических меняющихся параметров с нормируемыми индикаторами
позволяют судить о сохранении и восстановлении среды жизни, а
также о движении города к состоянию более устойчивого, экологически поддерживающего развития, соответствующего природно-ресурсному потенциалу.
163
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
5.2. ОПТИМИЗАЦИЯ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ
5.2.1. ОЗЕЛЕНЕНИЕ
Искусственные и естественные зеленые насаждения (парки,
скверы и т. п.) являются важным компонентом урбанизированной
территории. Зеленые массивы оказывают влияние на климатические условия населенных пунктов: регулируют количество атмосферных осадков; за счет фотосинтеза обогащают атмосферу кислородом; предохраняют городские почвы и земли от ветровой и
водной эрозии; положительно влияют на тепловой режим и рекреационную деятельность. По экологическим показателям оптимальным считается соотношение площади крупнейших городов к
площади лесопаркового защитного пояса не менее чем 1 : 5, тогда
как в Лондоне, Париже и Вашингтоне это соотношение составляет 1 : 10 и выше. Российские города по степени озеленения сильно
различаются (табл. 36).
36. Степень озеленения некоторых городов России
Город
Волгоград
Москва
Новосибирск
Омск
Пермь
Санкт-Петербург
Уфа
Зеленые насаждения
% общей площади городских
площадь, га
земель
12133
21509
20706
10878
35865
15318
23984
28
22
43
25
50
27
51
По функциональному назначению зеленые насаждения подразделяют на три группы:
1) общего пользования ? общегородские парки культуры и отдыха; районные парки; городские сады; сады жилых районов и
микрорайонов; бульвары; лесопарки;
2) ограниченного пользования ? зеленые насаждения на жилых территориях микрорайонов и жилых районов; на участках
детских садов, школ, спортивных комплексов, учреждений здравоохранения, культурно-просветительных, административных и
других учреждений, вузов, техникумов, ПТУ, промышленных
предприятий и складов;
3) специального назначения ? насаждения на городских улицах и магистралях, территории санитарно-защитных и водоохранных зон; ботанические и зоологические сады; насаждения на территориях питомников, цветочных хозяйств, кладбищ и т. п.
164
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Главными функциями зеленых насаждений современного города являются санитарно-гигиеническая, рекреационная, структурно-планировочная и декоративно-художественная (рис. 17).
Задерживая потоки воздуха, растения адсорбируют содержащиеся
в нем аэрозоли и твердые частицы, а также газообразные соединения. Сильной улавливающей способностью к аэрозолям и пыли
обладают вяз, шелковица, рябина, сирень, бузина. В радиусе 500 м
от источника загрязнения для посадок рекомендуются газоустойчивые породы: некоторые виды тополей, липа мелколистная, клен
ясенелистный, ива белая, бузина красная, жимолость.
Древесные породы в значительной степени способствуют биологической очистке атмосферного воздуха. Хвойные породы хорошо адсорбируют из атмосферы такие элементы, как свинец, цинк,
кобальт, хром, медь, титан, молибден. В течение вегетационного
периода деревья уменьшают запыленность воздуха на 42 %, а в
безлиственный период ? на 37 %. Хвойные насаждения задерживают за год около 40 т/га пыли, а лиственные способны задерживать за сезон до 100 т/га пыли. У различных растений пылеулавливающие свойства неодинаковы; запыленность поверхности
листьев (г/м2): вяза ? 3,4; сирени венгерской ? 1,6; липы мелколистной ? 1,3; клена остролистного ? 1,0; тополя бальзамического ? 0,6. Количество задерживающихся на листовой пластинке частиц зависит от ее структуры. Шершавые листья вяза задерживают
пыли почти в 6 раз больше, чем гладкие листья тополя бальзамического. Листья с шершавой и морщинистой поверхностью освобождаются от пыли быстрее, чем с опушенной. Клейкие листья и
смолистая хвоя в начале сезона проявляют высокие пылеулавливающие свойства, которые постепенно снижаются. Очень хорошо
улавливают пыль газоны: листовая поверхность травы высотой
10 см на газоне площадью 1 м2 достигает 20 м2. Трава задерживает
в 3?6 раз больше пыли, чем не покрытая зеленью земля, и в 10 раз
больше, чем дерево. Даже сравнительно небольшие участки насаждений, занимающие незначительную часть квартала, снижают
в летнее время запыленность городского воздуха на своей территории на 30?40 %.
Зеленые насаждения обусловливают аэрацию городских территорий. Открытые участки городской застройки днем нагреваются
сильнее, чем озелененные, что приводит к возникновению восходящих потоков воздуха и к перемещению прохладного воздуха на
неозелененные территории. Ночью озелененные участки охлаждаются медленнее, чем оголенная земля и искусственные поверхности, поэтому возникает обратный процесс, способствующий проветриванию зеленых массивов. Вертикальные потоки уносят с собой частицы пыли и газообразные загрязняющие вещества, улучшая санитарно-гигиеническое состояние городских улиц.
165
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
А
Б
Рис. 17. Примеры озеленения различных городов:
А ? клумба с цветами в Атланте (США); Б ? цветочная клумба в Пущино (Россия)
166
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Зеленые растения играют огромную роль в обогащении окружающей среды кислородом и поглощении образующегося диоксида углерода. Дерево средней величины за 24 ч восстанавливает
столько кислорода, сколько необходимо для дыхания трех человек. За один теплый солнечный день гектар леса поглощает из
воздуха 220?280 кг диоксида углерода и выделяет 180?220 кг кислорода. Считается, что оптимальную норму потребления кислорода ? 400 кг/год на одного человека ? продуцирует 0,1?0,3 га городских насаждений. По рекомендации ВОЗ на одного горожанина должно приходиться 50 м2 городских зеленых насаждений и
300 м2 пригородных.
Зеленые насаждения улучшают микроклимат городской территории, предохраняют от чрезмерного перегревания почву, стены
зданий, тротуары, создают комфортные условия для отдыха на открытом воздухе. Основные поверхности города, состоящие из асфальта, бетона, металла, слабо отражают радиационную энергию
солнца. Растения, обладающие некоторой прозрачностью, часть
лучистой энергии пропускают, часть ? поглощают, а остальное ?
отражают. В инфракрасной, или тепловой, области солнечного
спектра растения обладают очень высокой величиной альбедо ?
около 90 %. Тень от деревьев и кустарников защищает человека от
избытка прямого и отраженного солнечного тепла. В средних широтах температура поверхности в зоне зеленых насаждений на 12?
14 °С ниже температуры стен и мостовых. В тени деревьев в жаркий день температура воздуха на 7?8 °С ниже, чем на открытом
месте. Температуру воздуха способны снижать даже травянистые
газоны.
Положительно влияет на теплоощущения человека не только
оптимальная температура воздуха, но и его влажность ? различные комбинации температуры, относительной влажности и скорости ветра создают одинаковые восприятия теплового эффекта.
Повышение относительной влажности воздуха воспринимается
человеком в большинстве случаев как понижение температуры:
повышение влажности на 15 % воспринимается как понижение
температуры на 3,5 °С. Освежающий эффект одного растущего в
благоприятных условиях дерева эквивалентен эффекту 10 комнатных кондиционеров. Увеличение относительной влажности
воздуха связано с испаряющей способностью растительного покрова.
Зеленые растения повышают ионизацию атмосферного воздуха, уменьшают его бактериальную загрязненность, активно поглощают диоксид углерода, обогащают воздух фитонцидами. В лесном воздухе степень ионизации кислорода в 2?3 раза больше, чем
в морском или в воздухе над лугом, и в 5?6 раз больше, чем в городском. Степень ионизации зависит от видового состава и возра167
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ста растений. Зеленые насаждения в 3 раза увеличивают количество отрицательно заряженных легких ионов и способствуют
уменьшению количества тяжелых ионов. Тяжелые ионы возникают в результате соединения легких ионов с тяжелыми ядрами конденсации. Повышенная конденсация тяжелых ионов ухудшает видимость, отрицательно влияет на дыхание людей, вызывает усталость, а легкие отрицательные ионы улучшают деятельность сердечно-сосудистой системы. Как показали исследования,
проведенные в Париже и его окрестностях, в 1 м3 городского воздуха содержится 86 положительных и 66 отрицательных легких
ионов, а также 16 700 тяжелых ионов, тогда как в пригородной
зоне ? 345 положительных и 283 отрицательных легких ионов и
1600 тяжелых. Такие растения, как дуб, сосна, ель, клен, ива, береза, белая акация, можжевельник, рябина, сирень, тополь, туя,
способствуют увеличению степени ионизации воздуха ? концентрация легких ионов под их кронами достигает 500 ионов/мл.
Больше всего улучшают ионный режим атмосферного воздуха
смешанные хвойно-лиственные насаждения, а также многие цветущие растения.
Многие растения выделяют фитонциды ? летучие вещества,
способные убивать болезнетворные бактерии или тормозить их
развитие. Активными источниками фитонцидов являются белая
акация, туя западная, конский каштан, сосна обыкновенная, различные виды дубов. Один гектар можжевеловых насаждений за
сутки выделяет 30 кг фитонцидов ? этого количества достаточно
для уничтожения всех микробов в большом городе. Степень фитонцидности существенно меняется в зависимости от вегетационного состояния растений: наибольшая противобактериальная активность отмечается в период почкования и цветения. В основном
растения проявляют фитонцидные свойства летом, и лишь немногие ? зимой.
Зеленые насаждения служат довольно эффективной защитой
населения от шумовой нагрузки, что в основном определяется характером посадок, породой деревьев и кустарников, строением
кроны. Плотные, сомкнутые по вертикали насаждения снижают
уровень шума на 15?18 дБ. При прохождении шума через лесополосу его уровень падает пропорционально биомассе насаждений.
В среднем кроны деревьев поглощают 25 % звуковой энергии и
примерно 75 % этой энергии отражают и рассеивают. Наиболее
ярко шумопоглощающая способность выражена у клена, липы,
калины, тополя, дуба, березы.
Степень снижения уровня шума зависит от плотности кроны,
густоты листвы, расположения насаждений по отношению к источнику шума и пропорционально ширине озелененной полосы.
Растительные экраны вдоль автомагистралей, состоящие из дре168
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
весной растительности, уменьшают уровень шума от городского
транспорта на 4,5?5,5 дБ, кустарниковые ? на 10 дБ. Ряд насаждений высотой в несколько метров может снизить звук на 10 дБ на
1 м ширины полосы, особенно если деревья имеют густую и жесткую листву. Полоса насаждений шириной 200?250 м поглощает
такое количество шума автомагистрали, что он не воспринимается
как помеха. Зеленая полоса шириной 100 м уменьшает шум не менее чем на 8 дБ. Хорошо развитые древесные и кустарниковые насаждения шириной около 40 м способны снизить уровень шума на
17?23 дБ, 30-метровая полоса с редкой посадкой деревьев ? на
8?11 дБ, а небольшие скверы и редко посаженные внутриквартальные насаждения ? на 4?7 дБ. Даже узкие и однорядные посадки значительно снижают уровень шума, создаваемого транспортом.
Шумозащитная эффективность растительных экранов зависит
от размещения насаждений. Наиболее целесообразно размещать
шумозащитные насаждения параллельно; при этом звуки на краях
насаждений многократно отражаются и диффузно рассеиваются,
что снижает силу шума. Способностью поглощать шум обладают
также газоны и вертикальное озеленение. Травяной покров способен снизить шум на 6 дБ. Зеленая масса лиан, покрывающая стены, увеличивает их звукопоглощающую способность в 6?8 раз, а
также способствует рассеиванию звуковой энергии.
Зеленые насаждения могут выполнять функцию ветрозаграждения. Полоса деревьев высотой 10 м, расположенных в 5 рядов,
способна ослабить скорость ветра вдвое, причем на расстоянии
60 м. В жилых районах, защищенных от ветра лесом, расходы на
отопление снижены на 20?30 %.
Зеленые насаждения оказывают эмоционально-психическое
воздействие на человека. Природный естественный или искусственный ландшафт активно способствует восстановлению сил, возобновлению подвижного равновесия между организмом и окружающей средой, нарушаемого вследствие болезни, утомления и
недостаточного пребывания на свежем воздухе. Природа снимает
напряжение, успокаивает. Согласно цветовой теории успокаивающее действие природы состоит в формировании в ней двух цветов ? зеленого и синего. Важное значение имеет также своеобразное мягкое лесное освещение, богатство красок, аромат цветов,
шелест листьев, пение птиц.
Считается, что пирамидальные, сферические и устремленные
вверх кроны растений возбуждают человека, а овальные и плакучие ? успокаивают. Эстетическую ценность урбанизированных
ландшафтов повышают природные и искусственные акватории.
Гармоничное сочетание водного зеркала с прибрежной зеленью
делает эти уголки природы привлекательными для всех горожан.
169
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
При экологизации городского хозяйства и производстве благоустроительных работ в большинстве случаев следует руководствоваться результатами «зеленого» мониторинга. Благоустроенные и
озелененные территории уменьшают в городе сток ливневых вод,
повышают влажность воздуха, создают комфортный микроклимат
для проживания людей. Формируя массивы зеленых насаждений с
однорядной или многорядной посадкой деревьев и кустарников,
необходимо предусматривать резервные территории для их разрастания шириной от двух до пяти метров. Расстояние от зданий и
сооружений до оси посаженных деревьев или кустарников целесообразно принимать согласно табл. 37.
37. Рекомендуемые расстояния от зданий и сооружений до оси деревьев
и кустарников, м
Здания, сооружения, коммуникации
Наружные стены зданий, сооружений
Край кромок обочин дорог
Опоры, мачты, эстакады, галереи
Подошвы подпорных стенок
Подземные сети, коллекторы, дренажи
Силовые кабели и кабели связи
Деревья
Kустарники
5,0
2,0
4,0
3,0
2,0
2,0
1,5
1,0
?
1,0
1,0
0,7
В санитарно-защитных зонах промышленных предприятий, где
атмосферный воздух наиболее насыщен техногенными ингредиентами, следует располагать зеленые насаждения в виде специальных полос, способствующих осаждению аэрозолей и снижению скорости ветра. Оптимальная степень ажурности конструкции полосы, более или менее равномерно распределенной по
всей высоте, составляет 25?40 %. Весьма экологичными являются зеленые полосы продуваемой конструкции, что усиливает
проветривание территории. Ширина защитных полос может
быть различной: для непродуваемых полос (7?8 рядов деревьев и
кустарников) ? 22?25 м, для ажурных полос (7?10 рядов деревьев и кустарников) ? 26?32 м с расстоянием в рядах между деревьями 4?12 м и более.
Обычно вокруг урбанизированных территорий располагаются
зеленые зоны. Для мегаполисов они устраиваются по индивидуальным проектам. Зеленые зоны городов выделяются из земель
Государственного лесного фонда, расположенных за пределами
городской черты, с учетом площади зон санитарной охраны, особо
охраняемых природных территорий и др. В зависимости от конкретных климатических, экологических, санитарно-гигиенических
условий масштабы зеленых зон допускается изменять в размерах,
не превышающих 15 %. По функциональному назначению зеленые зоны городов подразделяются на лесопарковые и лесохозяй170
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
ственные. Размеры лесопарковой зоны устанавливаются в соответствии с численностью городского населения. В лесостепной и
степной зонах при лесистости 2 % и ниже лесопарковую часть составляет вся площадь лесов зеленой зоны города. Состояние зеленых насаждений на урбанизированных территориях, в лесопарковой и лесохозяйственных зонах свидетельствует о степени экологической безопасности и качестве окружающей среды.
5.2.2. РЕАБИЛИТАЦИЯ ЛАНДШАФТОВ
При традиционном наземном строительстве в городе отторгается площадь почвенно-растительного слоя; на его месте возникает искусственный объект, который герметично изолирует грунт,
исключая существование в нем любой флоры и фауны. С исчезновением почвенно-растительного слоя исключается важнейший
этап экологического цикла ? усвоение и регенерация естественных отходов (опада, растительных остатков, животных останков и
др.). Любые непроницаемые твердые покрытия улиц и площадей
благоприятны для транспорта, частично ? для людей; но они исключительно негативны в целом для города и его жителей, так как
ландшафт перестает выполнять свои естественные функции: происходит нарушение биогеохимических циклов. Это противоречие
нужно устранять путем сохранения и восстановления естественных ландшафтов в городе.
В экологичном городе необходимо строить так, чтобы максимально сохранялась самая ценная часть ландшафта ? почвеннорастительный слой вместе с растительностью и естественный рельеф. Это приведет к сохранению местной флоры и фауны, биоразнообразия, естественных потоков поверхностных и грунтовых
вод и др. Существует несколько видов такого строительства: надземное, подземное, освоение неудобий.
Восстановление свойств почв, грунта, грунтовых вод относится
к одному из наиболее трудоемких процессов в связи со сложностью технологии удаления загрязнителей из почвы. Восстановление свойств почв может осуществляться на месте их расположения. Для этого используются: глубокая вспашка и аэрация; микробное восстановление свойств; фитомелиорация; промывка почв
на месте; введение в почвы связывающих загрязнения добавок, гумуса, других природных удобрений, микроэлементов. Одним из
способов является также невмешательство в процесс естественного долголетнего восстановления свойств. Другой вариант восстановления свойств почв заключается в снятии загрязненного слоя,
очистке его в заводских условиях и последующем возврате на место. В этом случае после возврата почвы необходимо искусственное
создание в ней микрофлоры и микрофауны.
171
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Среди всех способов восстановления свойств почв наиболее
эффективны микробное восстановление и фитомелиорация. Некоторые микроорганизмы способны продуцировать почвенные
полимеры и таким образом связывать некоторые загрязнения в
почве. Под фитомелиорацией подразумевается улучшение земель
путем выращивания травянистой и древесной растительности (облесение, закрепление песков, создание лесополос).
Для восстановления свойств грунтовых вод нужно в процессе
очистки грунта и почвенного слоя или после нее устранить все
искусственные преграды на пути движения грунтовых вод (подземные стены, фундаменты, уплотненный или закрепленный
грунт, бетонные массивы и др.), восстановить рельеф и растительность. Одновременно должно быть прекращено поступление загрязнителей в грунтовые воды.
Если поверхность земли сильно эродирована, почвенный слой
унесен, то восстановление травяного покрова, кустарников и деревьев может представлять сложную проблему, особенно на скальных основаниях. В этом случае можно использовать искусственные почво-дерновые ковры, расстилаемые по любому грунтовому
основанию. Эти ковры могут быть выполнены в виде многослойного мата, в котором между верхним и нижним водопроницаемыми синтетическими сетчатыми покрытиями расположен слой естественного грунта с удобрениями и семенами травы, причем наружные сетки периодически прошиты, чтобы мат не развалился.
После укрепления матов остается только полить эти ковры или
дождаться естественных осадков. Постепенно корни травы проникают в расположенный ниже естественный грунт и закрепляются.
Для закрепления почвенно-растительного слоя используют решетчатые маты.
В процессе восстановления состояния водоемов (всех видов
текучих и стоячих вод) необходимо восстановить свойства воды,
растительного и животного мира, рельефа. Эти компоненты водоемов взаимосвязаны: растительность и животные помогают очистить воду, работая в качестве биофильтров; растительность влияет
на рельеф дна, формируя отложения.
Для восстановления чистоты водоемов применяют различные
способы. Один из основных ? запрещение сброса загрязненных
вод в водоем (переход на сниженное водопотребление с замкнутыми циклами или использование глубокой очистки сбрасываемых
вод с последующим возвратом их в цикл) и невмешательство в
многолетний процесс самовосстановления водоема, т. е. его естественной очистки благодаря выпадению чистых дождей, абсорбции загрязнителей растительностью и животными, разбавлению
воды чистыми водами из впадающих рек или ручьев и т. д. Могут
быть рекомендованы удаление сильно загрязненного ила и его
172
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
очистка в заводских условиях или захоронение при невозможности очистки, а также удаление илистых неорганических загрязненных наносов.
Восстановление рельефа и литосферы может быть необходимо
после окончания добычи открытым способом различных полезных ископаемых, в случае если образовавшиеся выемки мешают
сельскохозяйственному либо какому-то другому освоению территории; визуально загрязняют ландшафт; являются накопителями
грунтовых вод. После разработки гор или холмов их восстановление необходимо, например, для возврата прежнего микроклимата
территории. Восстановление рельефа актуально также для береговой зоны с сильной абразией (разрушение берегов волнами, водой) и для выветривающихся склонов гор.
Для восстановления рельефа применяют множество способов:
устройство внутри выработки подземного сооружения с укладкой
на покрытие почвенно-растительного слоя толщиной 0,5?2 м; засыпка открытых полостей естественным грунтом, подобным по
составу окружающему (вмещающему) грунту, с уплотнением его
до плотности окружающего грунта (чтобы не было осадки дневной
поверхности) и созданием по верху почвенного слоя; послойная
засыпка большой выработки в нефильтрующем прочном грунте
без трещин и грунтовых вод нетоксичными отходами и грунтом с
дальнейшей укладкой по верху почвенного слоя, в который можно
посадить деревья и траву; заполнение разработанных в склонах
гор выемок бетоном; восстановление (протезирование) полностью
срытых возвышенностей наподобие строительства плотины; создание искусственного озера в выемке, если в ней имеется грунтовая вода; восстановление рельефа дна водоемов отсыпкой камня с
закреплением водорослями. При необходимости переформирования рельефа дна применяют искусственные водоросли, так как
они задерживают перемещаемые водой твердые частицы.
5.3. РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ
В ГОРОДАХ
Экономия энергии ? одна из главных задач при создании города с экологичной средой. Она решается различными способами:
1) экономическим (высокие налоги на энергопотребление, государственный контроль за расходованием энергии, поощрение
использования возобновляемых источников и др.);
2) социальным (мобилизация граждан на борьбу с расточительством энергии, разработка различных кодексов и заповедей по
экономии энергии каждым членом общества);
173
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
3) технологическим (применение энергосберегающих конструкций, использование нетрадиционных источников энергии).
Нетрадиционные возобновляемые источники энергии сопоставимы по ресурсам с традиционными, а исчерпаемость последних,
низкий коэффициент преобразования заключенной в них энергии
в электрическую, значительное загрязнение среды при сжигании
топлива делают исключительно актуальной задачу использования
возобновляемой энергии. Например, только солнечная энергия
могла бы обеспечить электроэнергией всех потребителей на Земле; энергия ежегодно производимой биомассы на порядок больше
энергии добываемой нефти; 2 % энергопотенциала ветра могли бы
покрыть все потребности человечества в энергии. Ввиду низкой
плотности всех видов нетрадиционных источников для утилизации возобновляемой энергии необходимо строительство установок, занимающих большие площади земли.
Экологичные водопотребление и вентиляция обеспечивают
экономию ресурсов, снижение энергетических затрат. Эффективным направлением экономии пресной воды является снижение ее
расхода за счет сбора и повторного использования (например, для
смыва в туалетах) дождевой воды и воды из ванн, душей (иногда
из моек кухонь). Эта «серая» вода должна быть собрана и очищена
от загрязнителей. После сбора «серой» воды ее подвергают очистке, для чего используют традиционные методы (очистка в биореакторе, фильтрование, дезинфекция) или применяют «живые машины» ? высокопродуктивные небольшие пруды, в которых загрязненная вода медленно протекает сквозь пористый грунт и при
этом очищается почвенной флорой и фауной. Для насыщения такой воды кислородом можно устроить искусственный декоративный водопад, как, например, это сделано в новом экоквартале
Осло. Уменьшают водопотребление водосберегающие приборы,
например: сухие (безводные) туалеты; «умная» сантехническая аппаратура, своевременно отключающая воду; трубы малого диаметра; экономичные фонтанчики для питья и др.
Экологизация освещенности зданий с экологичной средой
предусматривает улучшение ввода естественного света в целях повышения освещенности и снижения расхода энергии. Это достигается устройством специальных светоотражающих козырьков над
окнами, которые в сочетании со светоотражающим потолком позволяют ввести дневной свет в отдаленные участки помещений.
Рациональное использования дневного света не только позволяет экономить электроэнергию, но и делает более благоприятными условия работы людей внутри здания. Например, установлено,
что при хорошем дневном освещении студенты усваивают материал примерно на 20 % лучше.
174
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Контрольные вопросы и задания
1. Что такое экологическая экспертиза и в чем ее сущность? 2. Какие принципы используются при проведении экологической экспертизы? 3. Что такое экологический контроль и мониторинг? 4. В чем различия государственного и производственного экологического контроля? 5. По каким параметрам проводят мониторинг в городах? 6. Что позволяет определить мониторинг? 7. Какие индикаторы
устойчивого развития города вы знаете? 8. Что такое индекс устойчивого развития
города? 9. Каковы функции зеленых насаждений в городе? 10. От каких воздействий предохраняют зеленые насаждения городскую среду? 11. Какие способы реабилитации ландшафта вы знаете? 12. Каковы основные ресурсосберегающие технологии городов? Приведите примеры.
175
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Глава 6
ОТХОДЫ И ПРОБЛЕМА ИХ УТИЛИЗАЦИИ
В ГОРОДАХ
?
6.1. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ОТХОДЫ
Проблема накопления и утилизации отходов очень серьезна.
Город с населением в 1 млн жителей ежегодно производит и соответственно накапливает на своей территории около 3,5 млн т твердых и концентрированных отходов, последние из которых представляют собой осадки из отстойников и концентрат жидких отходов. Наибольшую массу городских отходов составляют зола и
шлаки тепловых электростанций и котельных (около 16 % общего
количества городских отходов).
Отходы (иногда их называют отбросами) ? это объективная и
неустранимая реальность городов. Под ними понимаются остатки
сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, которые образовались в процессе производства или потребления, а также товары (продукция), утратившие свои потребительские свойства. В то же время отходы ? достаточно условное понятие, так как то, что сегодня считают отходами, скоро будет (уже
является) сырьем, строительным материалом, топливом. Существует несколько классификаций отходов (по составу, способам
утилизации, методам удаления с территории города и т. д.), но все
их можно разделить: на промышленные (отходы производства),
бытовые отходы (твердые и жидкие), сельскохозяйственные, строительные.
Промышленные отходы ? это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или
выполнении работ и утратившие полностью или частично потребительские свойства. Иногда к промышленным отходам относят
изделия и машины, утратившие свои потребительские свойства в
результате физического или морального износа.
Все промышленные отходы подразделяются на твердые, жидкие, газообразные, которые, в свою очередь, делятся на несколько
категорий в зависимости от состава. В соответствии с типами производств, где они получены, промышленные отходы подразделяются на отходы: металлоперерабатывающих производств; метал176
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
лургических производств; стекольных и керамических производств; производства синтетических полимерных материалов (в том
числе отходы резины и резинотехнических изделий); природных
полимерных материалов (отходы древесины, картона, целлюлозно-бумажные отходы, отходы фиброина, кератина, казеина, коллагена); отопительных систем; волокнистые; радиоактивные.
Особенно много твердых отходов дают черная и цветная металлургия, горнодобывающая, энергетическая, лесоперерабатывающая промышленность и ряд других отраслей. Например, в технологической цепи сырье?продукт из 1 т руды получается 100 кг
целевого продукта и 900 кг отходов. Общее количество промышленных отходов для России в год составляет примерно 80?
100 млн т.
Норматив накопления твердых промышленных отходов на одного человека в развитых странах составляет около 1,5 кг/сут, в
России он несколько выше ? 2,1 кг/сут, что связано с большим
количеством отходов добывающей промышленности, использующей устаревшие технологии. Общее количество промышленных
отходов в Японии в 1980 г. составляло 292 млн т. Из этого количества 70 % отходов полностью перерабатывалось, часть подвергались промежуточной обработке, а уровень использованных отходов обычно превышал 80 %. В мире образуется около
430 млн т/год опасных промышленных отходов, из которых
264 млн т приходится на США. В 2000 г. в России образовалось
132,46 млн т токсичных отходов, из которых только 38,3 % было
использовано и обезврежено. Больше всего (более 30 %) токсичных отходов образовалось в Сибирском федеральном округе.
Следует отметить, что в большинстве стран мира твердые промышленные отходы представляют собой, как правило, более или
менее однородные продукты, которые не требуют предварительной сепарации по группам для их переработки. Твердые бытовые
отходы в России, наоборот, представляют собой грубую механическую смесь самых разнообразных материалов и гниющих продуктов, отличающихся по физическим, химическим и механическим свойствам и размерам. Кроме того, происходит постоянный
рост количества неперерабатываемых промышленных отходов.
В последние годы возросло количество опасных (токсичных)
отходов, которые способны вызывать отравление или иное поражение живых существ. К ним относятся прежде всего различные
ядохимикаты, использованные в сельском хозяйстве; отходы промышленных производств, содержащие канцерогенные и мутагенные вещества, и др. Опасные отходы обладают токсичностью, пожароопасностью, взрывоопасностью, содержат возбудителей инфекционных болезней.
177
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
6.2. БЫТОВЫЕ ОТХОДЫ
Бытовые, или коммунальные, отходы ? твердые вещества, неутилизируемые в быту. Твердые бытовые отходы (ТБО) образуются от двух источников: жилых и административных зданий;
учреждений и предприятий общественного назначения (общественного питания, учебных, зрелищных заведений, гостиниц,
детских садов и т. д.). К ТБО также относятся крупногабаритные
отходы в виде изделий, утративших свои потребительские свойства, ? мебель, бытовая техника, компьютеры, торговое оборудование, велосипеды, коляски и т. д. В последнее время к ТБО
относят и твердую составляющую коммунально-бытовых сточных
вод (осадок).
Количество ТБО неуклонно возрастает из-за изменения образа
жизни людей (в основном от использования одноразовой посуды,
различных емкостей, оберточных и упаковочных материалов и т. д.)
и увеличения численности населения. Бытовые отходы примерно
на 41 % состоят из бумаги, на пищевые отходы приходится 21 %,
на стекло ? 12 %, железо и его сплавы ? 10 %, пластмассы ? 5 %,
древесину ? 5 %, резину и кожу ? 3 %, текстиль ? 2 %, алюминий ? 1 %, другие металлы ? 0,3 %.
Доля отдельных компонентов существенно изменяется в зависимости от источника (город, село) их накопления, уровня жизни
населения, времени года и т. д. Существенную роль в составе ТБО
играют пищевые отходы и упаковочные материалы. Сезонные изменения состава ТБО характеризуются увеличением содержания
пищевых отходов с 20?25 % весной до 40?55 % осенью, что связано с потреблением овощей и фруктов в рационе питания. В последние годы в составе отходов многих городов растет доля различного рода пластмасс, стекла, но несколько уменьшается содержание в отходах текстиля, дерева. В крупных городах и агломерациях
количество ТБО столь велико, что даже процесс его удаления с
жилых территорий становится сложной проблемой. Так, с улиц
Нью-Йорка в течение года удаляется около 8 млн т бытовых отходов, в Токио ? более 4,5 млн т.
Городские коммунально-бытовые отходы в США составляют до
15 % общего объема твердых отходов страны и продолжают наращивать свою часть. Может показаться, что эта доля не слишком велика, но надо учитывать, что такие отходы концентрируются на относительно небольшой территории городов, по своему составу
крайне токсичны и полностью не утилизируются. В пересчете на
одного жителя ТБО в крупных агломерациях составляют 1?3 кг/сут,
а в ряде агломераций Калифорнии ? более 4 кг/сут. Общий объем
отходов намного выше в Лос-Анджелесе, Чикаго, Нью-Йорке,
Детройте и др. В среднем в крупнейших городских агломерациях
178
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
(Босваш и Сан-Франциско ? Лос-Анджелес) на 1 км2 приходится
около 500 т твердых отходов в год.
Бытовые отходы обладают механической (структурной) связностью благодаря волокнистым фракциям (текстиль, проволока
и др.) и сцеплениям, обусловленным наличием влажных липких
компонентов. Благодаря наличию твердых балластных фракций
(керамика, стекло) ТБО обладают абразивностью, т. е. способностью истирать соприкасающиеся с ними поверхности. Одним из
существенных свойств ТБО является слеживаемость: при длительной неподвижности они теряют сыпучесть и уплотняются (с возможностью выделения фильтрата) без всякого внешнего воздействия. При длительном контакте с металлами ТБО оказывают на
них корродирующее воздействие, что связано с высокой влажностью и наличием в фильтрате растворов различных солей.
Во многих странах разработаны и корректируются с учетом
темпов роста городов нормативы накопления бытовых и промышленных отходов. Они отражают величину массы (или объема) отходов на 1 человека в сутки или год. В России эти нормы относятся к конкретным единицам жилого фонда и отдельно стоящим объектам торгового или культурно-бытового назначения
(табл. 38).
38. Нормы накопления твердых бытовых отходов в России
Вид объекта
Жилые дома благоустроенные
Жилые дома неблагоустроенные
Гостиницы (на 1 место)
Ясли, детский сад
Учебное заведение
Театр, кинотеатр (на 1 место)
Учреждение
Продуктовый магазин (на 1 м2)
Промтоварный магазин (на 1 м2)
Рынок (на 1 м2)
Санаторий, пансионат
Вокзал, аэропорт (на 1 м2)
Общая норма для городов с населением
более 100 000 чел.
Норма накопления на 1 человека
кг/сут
кг/год
0,58?0,62
0,99?1,24
0,33
0,26
0,05
0,08
0,13
0,44
0,08
0,05
0,68
0,34
0,71?0,82
210?225
360?450
120
95
19
30
40
160
30
18
250
125
260?300
Фактические нормы определяются для каждого города в результате обследования участков с охватом от 2 до 0,5 % населения
с замерами по всем сезонам года в течение недели без перерыва.
Например, в Москве на одного жителя в среднем приходится
1,1 кг ТБО за одни сутки.
179
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Особое значение необходимо уделять опасным отходам, к которым в США относится 41 % всех твердых бытовых отходов, в
Венгрии ? 33,5 %, в то время как во Франции ? 6 %, в Великобритании ? 3 %, а в Италии и Японии ? только 0,3 %.
Город с населением в 1 млн человек 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.).
Сточные воды содержат в большом количестве взвешенные вещества, фосфаты, соединения азота, нефтепродукты, синтетические
поверхностно-активные вещества. В сточных водах города с миллионным населением обнаруживаются биологически активные
химические элементы (фтор, мышьяк и т. д.). 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 (см. подраздел 3.2, рис. 6).
Вода, использовавшаяся в хозяйственной деятельности человека, тысячелетиями сбрасывалась обратно в реки и другие водоемы
в виде сточных вод без какой-либо очистки. Еще в Древнем Вавилоне существовала канализация, однако сброс сточных вод в Евфрат тогда был незначительным. С ростом населения, особенно в
городах, а также с развитием промышленности загрязнение природных водоемов стало приобретать огромные масштабы, что особенно проявлялось в высокоразвитых странах: США, Англии и
Германии. В более выгодном положении были приморские города, где осадки вывозили в море. В городах внутри материка практиковали вывоз осадков на поля и сброс их во внутренние водоемы. К концу XIX в. многие водоемы были очень загрязнены, что
привело к созданию в 1857 г. в Англии первых искусственных очистных сооружений.
В конце XIX в. стали применять несколько разных методов
очистки воды: фильтрование (1872 г.), хлорирование (1902 г.), а
стремление уменьшить объем осадков и улучшить их структуру
привело к появлению в конце XIX в. пресс-фильтров и центрифуг.
В начале XX в. для обезвоживания стали использовать иловые
площадки, широко распространенные и в настоящее время. Впоследствии выяснилось, что применение только одного хлорирования для очистки сточных вод недостаточно, так как при этом не
погибают некоторые вирусы, вызывающие заболевания людей. По
этой причине даже в 1970-х годах в городах США, где вода только
хлорировалась, иногда наблюдались массовые вспышки заболеваний вирусного характера.
180
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
К концу XIX в. была разработана технология первичной и вторичной очистки канализационных стоков, стали появляться первые комплексные сооружения по очистке сточных вод в большинстве городов, причем ливневые и канализационные стоки очищались раздельно, так как совместная их очистка была невыгодна.
В 1910 г. в пойме Москвы-реки были построены иловые площадки, на которых сточные воды отстаивались по принципу естественных экосистем. Однако до сих пор многие страны мира используют только стадию первичной очистки, сбрасывая затем стоки в реки, моря, океаны.
Начальным этапом очистки сточных вод является устранение
из них нерастворимых примесей ? взвешенных веществ и плавающих частиц, или предочистка, на которой удаляются с помощью
стержневых решеток и песколовок крупный мусор и песок. После
предочистки вода проходит стадию первичной, или механической, очистки. Нерастворенные примеси с помощью сит, жироловок, песколовок, решеток и т. п. осаждают на дно и удаляют. С
помощью механической очистки можно освобождать воду от нерастворенных примесей на 60?95 %.
Следующий за этим процесс называется вторичной очисткой:
он осуществляется двумя способами: с помощью специальных капельных биофильтров и через систему активного ила. В первом
случае вода просачивается через слой камней, на поверхности которых расположен слой микроорганизмов ? детритофагов (бактерий, простейших и др.), которые «выедают» органическое вещество, содержащееся в сточных водах, и используют его для своего
роста и размножения. В некоторых техногенных водоемах, например в водоеме-охладителе Чернобыльской АЭС, важнейшую роль
в деструкции органического вещества выполняет моллюск
дрейсcена ? Dreissena polymorpha. Процесс очистки через активный
ил происходит в специальных хорошо аэрируемых резервуарах
(аэротенках). В них смесь детритофагов, называемых активным
илом, также «выедает» органическое вещество, причем степень
токсичности сточных вод после такой очистки резко снижается.
Излишки активного ила, накапливающиеся в процессе размножения организмов, вместе с илом после первичной очистки удаляются на специально подготовленные поля фильтрации. На них
под действием воздуха и солнечных лучей идет разложение ила,
который затем может вывозиться на сельскохозяйственные поля и
использоваться в качестве удобрения. Исследования эффективности технологического ила в качестве удобрений для сельскохозяйственных культур были проведены в 1990-х годах в Курганском
сельскохозяйственном университете. Было установлено, что применение ила с очистных сооружений ведет к увеличению урожая
пшеницы, овса, ячменя, картофеля, столовой свеклы. Подобное
181
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
использование осадков сточных вод становится все более распространенным, однако из-за содержания в них токсичных соединений (особенно в стоках промышленных предприятий), в частности солей тяжелых металлов, необходимы строгое контролирование состояния осадков и применение специальных методов для
удаления тяжелых металлов. Следует отметить, что большую проблему, особенно для крупных городов, представляет утилизация
осадка, образующегося при очистке сточных вод, так как его обработка является одним из самых сложных и трудных процессов. За
один год в России образуется около 1,5 млн т осадков.
Биологическая очистка не всегда обеспечивает полное освобождение стоков от вредных веществ; это возможно только при
доочистке, после которой стоки можно использовать для целей
оборотного водоснабжения. Она может, в частности, осуществляться при помощи плесневых грибов, бактерий, круглых червей, альгобактериальных сообществ, простейших, тироглифоидных клещей.
Уместно отметить, что активный ил отличает высокое содержание белковых веществ, микроэлементов, витаминов группы В. Общее число бактерий в 1 м3 аэротенка достигает 2 · 1014. В связи с
этим активный ил широко используется в виде кормовых добавок
для сельскохозяйственных животных.
После вторичной очистки вода поступает на доочистку или,
как ее еще называют, третичную, или химическую, очистку, которая предназначена для удаления соединений азота, фосфора и
других химических элементов. Для этого в сточные воды добавляют специальные реагенты, переводящие растворимые вещества в
нерастворимые (известь, квасцы, активированный уголь и др.).
После всех стадий очистки перед сбросом в естественные водоемы для обеззараживания сточных вод (удаление микроорганизмов) применяются хлорирование и озонирование, а также высоковольтные электрические разряды, радиационная обработка и
омагничивание.
В современных условиях большинство городов используют в
основном первые два метода, но постепенно переходят к третьему.
Несомненно, для более полной очистки необходимо применение
всех трех методов. Предприятия, сбрасывающие различные сильно загрязняющие вещества, применяют специальные реагенты и
разнообразные методы очистки.
6.3. ПРОБЛЕМА И ПУТИ УТИЛИЗАЦИИ 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,
182
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
обходясь без переработки, транспортировки, упаковки, рекламы и
торговой сети, привносили мало отходов. Овощные очистки и
подобные отходы скармливались скоту или использовались 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 24 000 т материалов. Эта смесь, состоящая
в основном из разнообразного хлама, содержит металлы, стеклянные контейнеры, макулатуру, пластик и пищевые отходы. В ней
содержится большое количество опасных отходов: ртуть из батареек, карбонаты фосфора из флуоресцентных ламп и токсичные химикаты из бытовых растворителей, красок и консервантов деревянных покрытий. Город размером с Сан-Франциско располагает
бульшим количеством алюминия, чем небольшая бокситовая шахта, меди ? чем в среднем медные копи, и бульшим количеством
бумаги, чем ее можно было бы получить из огромного количества
древесины.
При разработке совместимой с окружающей средой системы
переработки отходов ставятся следующие (по порядку важности)
задачи:
1) снижение количества отходов уже в процессе производства
продукции;
2) уменьшение отходов за счет их сортировки при сборе;
3) широкое вторичное использование материалов, полученных
из отходов;
4) удаление остающихся после переработки отходов с минимальным риском для окружающей среды и здоровья человека.
В разных городах используются различные технологии переработки отходов. В Москве, например, применены или предполагается применить все известные технологии, однако во многих городах отходы попросту складируются. Отчасти это связано с нехваткой финансирования, так как известно, что полный комплекс по
утилизации любых отходов требует больших капиталовложений.
Например, затраты на удаление, обезвреживание, уничтожение и
захоронение отходов в ценах 1990 г. составили по бывшему СССР
560 млн руб., в США ? более 1 млрд долл. Простое захоронение
отходов является дорогостоящим мероприятием. С 1980 по 1987 г.
стоимость захоронения отходов в США возросла с 20 до 90 долл.
за 1 т. Тенденция к удорожанию сохраняется и сегодня.
В настоящее время известно более 20 основных методов обезвреживания отходов, по каждому из которых имеется от 5 до
10 технологических схем, способов переработки и типов сооружений. Классификация методов обезвреживания отходов по техно183
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
логическому принципу позволяет выделить биологические, термические, химические, механические и смешанные (комбинированные) способы переработки ТБО. Выбор метода обезвреживания ТБО в конкретном городе зависит от местных условий и осуществляется на базе технико-экономического сравнения вариантов с обязательным учетом требований санитарно-гигиенических
норм.
Основные виды утилизации отходов: складирование; сжигание;
компостирование (неприменимо для отходов, содержащих токсичные вещества); пиролиз.
Среди технологий переработки отходов практическое значение
имеют: захоронение на специально оборудованных полигонах;
сортировка отходов с выделением вторичного сырья и компостированием органической фракции; сжигание; химическая нейтрализация. В городах и городских агломерациях в основном применяют первые три технологии, но, к сожалению, пока преобладает
первая. 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 (рис. 18).
В России 97 % всего объема ТБО складируется на полигонах
(см. рис. 18), 2 % ? сжигается и 1 % ? компостируется. Подобное
соотношение наблюдается и в других развитых странах, однако
в некоторых (Франция, Япония) существенно увеличивается
доля сжигаемого мусора на территориях специальных заводов
(табл. 39).
39. Соотношение технологий переработки ТБО, %
Технология переработки
Полигоны-свалки
Термический метод
(сжигание)
Переработка в удобрения
Прочие методы
США
Англия
Франция
ФРГ
Япония
84
15
90
9
55
35
78
20
57
40
?
1
1
?
10
?
2
?
2
1
В густонаселенных районах Европы способ захоронения отходов, как требующий слишком больших площадей и угрожающий
загрязнением подземных вод, был предпочтен другому ? сжиганию. Впервые мусорные печи были систематически использованы
в Нотингеме (Англия) в 1874 г. Сжигание сократило объем мусора
на 70?90 % в зависимости от состава, поэтому оно нашло применение по обе стороны Атлантики. Густонаселенные и наиболее
значимые города вскоре внедрили экспериментальные печи. Теплоту, выделяемую при сжигании мусора, стали использовать для
получения электрической энергии, но не везде эти проекты смог184
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
А
Б
Рис. 18. Примеры различных свалок отходов:
А ? свалка в России; Б ? свалка в Нью-Йорке
ли оправдать затраты. Большие затраты на них были бы уместны,
если бы не было дешевого способа захоронения. Многие города,
которые применили эти печи, вскоре отказались от них из-за
ухудшения состава воздуха. Но и в настоящее время в развитых
странах сжигают до 50 % всех отходов (табл. 40).
185
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
40. Работа мусоросжигательных заводов (МСЗ) в некоторых развитых странах
Страна
Канада
США
Япония
Швеция
Дания
Франция
Нидерланды
Германия
Италия
Испания
Великобритания
Kоличество МСЗ
Доля сжигаемого
мусора, %
Доля сжигаемого
мусора с получением
энергии, % от сжигаемого
17
168
1900
23
38
170
12
47
94
22
30
9
16
75
35
65
42
40
35
28
6
7
7
Неизвестна
100
86
100
67
72
Неизвестна
21
61
33
Основными условиями строительства мусоросжигательных заводов являются: наличие гарантированных потребителей тепловой
или электрической энергии; размещение завода в пределах городской застройки (в промзоне), с радиусом доставки ТБО 7?15 км;
численность обслуживаемого населения более 350 тыс. Для мусоросжигательных заводов России характерно слоевое сжигание неподготовленных (навальных) отходов. Пока в России работает относительно немного мусоросжигательных заводов (Москва-2,
Владивосток, Сочи, Пятигорск, Мурманск). При этом производится предварительная сортировка ТБО, что способствует резкому
снижению содержания вредных веществ в газах и шлаках. Выбор
сжигания или компостирования для обезвреживания твердых отходов зависит от местных условий.
Между тем ликвидация бытовых отходов, прежде всего городских, путем сжигания существенно ограничена во многих странах,
так как эта технология грозит выбросами высокотоксичных соединений ? диоксинов, фуранов и др., которые образуются при сжигании промышленного и городского мусора.
Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское
захоронение различных материалов и веществ, в частности: грунта,
вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов
промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10 % всей массы загрязняющих веществ,
поступающих в Мировой океан. Более 70 % поверхности Земли
занята морями и океанами, что породило миф о том, что они могут бесконечно служить источником обезвреживания и приемником всех видов отходов человеческой деятельности. Однако реальность развенчала эту опасную иллюзию: Мировой океан при всей
своей необъятности уязвим, как любая другая природная система.
186
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Поэтому дампинг (сброс отходов в море) рассматривается как
вынужденная мера, временная дань общества несовершенству
технологии.
В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов.
По данным ООН, ежегодно в Мировой океан попадает 50 000 т
пестицидов, 5000 т ртути, 10 000 000 т нефти и множество других
загрязнителей. Количество ежегодно попадающих из антропогенных источников со стоком рек в воды морей и океанов соединений железа, марганца, меди, цинка, свинца, олова, мышьяка, нефти превышает объем этих веществ, поступающих в результате
геологических процессов. Дно Мирового океана, в том числе и
глубоководные впадины, все шире используется для захоронения
особо опасных токсических веществ, включая морально устаревшие боевые отравляющие вещества, а также радиоактивных материалов. Так, с 1946 по 1970 г. США захоронили у Атлантического
побережья страны около 90 000 контейнеров с отходами общей радиоактивностью примерно 100 000 кюри, а европейские страны
сбросили в океан отходы общей радиоактивностью 500 000 кюри.
В результате разгерметизации контейнеров были случаи опасного
заражения вод и природной среды в местах этих захоронений.
Во время сброса и прохождения материала сквозь столб воды
часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая ? сорбируется частицами взвеси и переходит в
донные отложения. Одновременно повышается мутность воды.
Наличие органических веществ часто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и нередко к его полному исчезновению,
растворению взвесей, накоплению ионов металлов, появлению
сероводорода. Присутствие большого количества органических
веществ создает в грунтах устойчивую восстановительную среду, в
которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов. Воздействию сбрасываемых материалов в разной степени подвергаются организмы бентоса и др. В
случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен на границе воздух?вода. Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут
аккумулироваться в тканях и органах гидробионтов и оказывать
токсическое воздействие на них. Сброс отходов на дно и длительная повышенная мутность придонной воды приводят к гибели от
удушья малоподвижные формы бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных замедляется рост вследствие ухудшения
условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовой состав
донного сообщества. При организации системы контроля над
сбросами отходов в море решающее значение имеет определение
районов дампинга, анализ динамики загрязнения морской воды и
187
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
донных отложений. Для выявления возможных объемов сброса в
море необходимо оценивать содержание всех загрязняющих веществ в составе материального сброса.
В 1970-х годах в условиях роста цен на сырье, помимо защиты
окружающей среды от загрязнения, возникла необходимость принятия неотложных мер, направленных на энерго- и ресурсосбережение. Именно с этого времени проблема рециклирования (рециклинга) ресурсов (с перспективой создания систем замкнутого
производственного цикла) стала актуальна во всем мире. Наиболее перспективным способом ее решения является переработка
городских отходов. Получили развитие следующие основные направления в переработке: органическая масса используется для
производства удобрений; текстильная и бумажная макулатура ?
для получения новой бумаги; металлолом направляется в переплавку. Основными проблемами здесь являются сортировка мусора и разработка технологии его переработки.
Экономическая целесообразность способа переработки отходов
зависит от стоимости альтернативных методов их утилизации, положения на рынке вторсырья и от затрат на переработку. Долгие
годы деятельность по переработке отходов затруднялась из-за
того, что существовало мнение, будто любое дело должно приносить прибыль. При этом забывалось, что переработка по сравнению с захоронением и сжиганием ? наиболее эффективный способ решения проблемы отходов, так как требует меньше правительственных субсидий. Кроме того, она позволяет экономить
энергию и беречь окружающую среду. И поскольку стоимость
площадей для захоронения мусора повышается, а печи слишком
дороги и опасны для окружающей среды, роль переработки отходов будет неуклонно расти.
Основные направления рециклинга следующие:
1) разработка систем замкнутого цикла производства;
2) повторное использование отходов без дополнительной переработки (например, бутылок);
3) утилизация отходов в качестве сырья для изготовления исходного продукта (например, макулатуры для производства бумаги, металлолома для выплавки стали);
4) использование отходов как сырья для получения качественно нового продукта (например, как источника тепловой энергии,
получаемой в результате сжигания отходов, или удобрений ? в результате компостирования);
5) конечное использование отходов при проведении дорожноремонтных работ и «строительстве» новых участков суши.
В самом общем случае процесс рециклинга ТБО должен включать следующие стадии: предварительная выгрузка ТБО в контейнеры в местах сбора; первичный (с элементами визуального и/или
188
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
технического анализа) прием ТБО; первичная классификация
ТБО; перемещение ТБО от места выгрузки и классификации до
отделения сепарации; механическая и/или ручная сепарация с
удалением отсева; селекция отходов с выводом утилизируемых
компонентов; магнитная сепарация отходов; вывод вторичного
сырья на прессы и измельчители; вывод неутилизируемого остатка; прессование (брикетирование) утилизируемых компонентов
для последующей переработки (на месте или у потребителей);
прессование неутилизируемой части отходов; ее вывоз и захоронение или транспортировка возможному потребителю (рис. 19).
Использование бытовых и промышленных отходов очень перспективно. Например, в 150 млн т ежегодно выбрасываемого в
США мусора содержится около 11 млн т железа, почти 900 тыс. т
алюминия, 430 тыс. т других металлов (в основном меди), более
13 млн т стекла, более 60 млн т бумаги и такое количество органических материалов, которое при сжигании даст столько же теплоты, что и 20 млн т нефти. За рубежом уже давно практикуется раздельный сбор ТБО: в отдельные контейнеры складируются пищевые отходы, макулатура, стеклотара, металлолом (см. рис. 19). В Торонто (Канада), например, мешки пяти цветов выставляются в
отведенных местах и вывозятся 2?3 раза в неделю специальными
(с различными назначениями ? для вывоза отходов из домов и общественных организаций, крупногабаритного мусора и т. д.) машинами. В ФРГ, где на одного человека в год приходится 250 кг
отходов, около домов стоят мусорные баки разных цветов: серые ? для пищевых отбросов; желтые ? для упаковки, включая
банки и бутылки; синие ? для макулатуры. Громоздкий мусор вывозится отдельно. Одежду и обувь, которые жалко выбрасывать,
собирают благотворительные организации для отправки в развивающиеся страны. Ее выставляют перед домом в специальных пакетах. В Финляндии сортируют даже макулатуру: газетная бумага,
картон, книжная бумага собираются в отдельные чистые контейнеры, каждый из которых выкрашен специальной краской в определенный цвет. И это при том, что из доставленных на предприятия 1000 м3 древесины в Финляндии получают 164 т бумаги, тогда
как в России ? лишь 27,3 т, в США ? 137 т. Швеция собирает (не
только в городах, но и в селах и даже на севере страны) 1,1 млн т
бумажной макулатуры в год, что позволяет производить 53 % годового объема потребляемой бумаги. Сбор газетной бумаги составляет 70 %, упаковочного картона ? 77 % годового объема. В России сортировка ТБО хорошо налажена в Москве, Пущино, Арзамасе, Владимире.
Одним из методов утилизации твердых бытовых отходов является их компостирование. Компостирование ? биохимический
процесс, предназначенный для преобразования органических
189
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
А
Б
Рис. 19. Переработка отходов:
А ? мусорный бак в Таллине с раздельными отсеками для различных видов отходов;
Б ? вторичная переработка бумаги в Харрисбурге (США)
твердых отходов в стабильный, подобный гумусу продукт, используемый для улучшения состава почвы. Компостами называют
органические удобрения, получаемые в результате разложения растительных и животных остатков микроорганизмами. Для их приготовления используют навоз, навозную жижу и помет птиц в смеси с различными видами торфов, городской мусор, опавшие листья деревьев, солому и др.
190
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Технологию образования компоста можно классифицировать
по трем основным признакам: использованию кислорода, температуре и способу ведения процесса. По использованию кислорода
различают компостирование аэробное или анаэробное (с подачей
кислорода или без нее). Аэробное ? более быстрое, чаще всего
ему отдают предпочтение. Оно протекает при более высоких температурах ? порядка 45?65 °С (термофильное компостирование)
или при 20?35 °С (мезофильное компостирование). По способу
получения компоста различают процесс в штабелях, на открытом
воздухе и в механических устройствах ? биобарабанах.
Для компостирования как биологического процесса важно выполнение известных из биоэкологии требований: должна быть
подходящая микробная популяция, от размеров и типа которой
зависит производительность процесса; субстрат должен быть органическим и содержать как можно меньшее число неорганических
примесей; большое значение имеют факторы внешней среды.
При компостировании в органической массе повышается содержание питательных веществ (азота, фосфора) в усвояемой растениями форме, обезвреживается патогенная микрофлора, уменьшается количество целлюлозы и пектиновых веществ; удобрения
становятся сыпучими, что облегчает их внесение в почву. Разные
по составу и способу приготовления компосты применяют под
многие культуры, выращиваемые на различных почвах, кроме
торфяно-болотных.
Основными условиями применения данной схемы являются:
наличие гарантированных потребителей компоста в радиусе
20 км; размещение завода с подветренной стороны на расстоянии
до 15 км от центров сбора ТБО; численность обслуживаемого населения свыше 350 тыс. Обязательно наличие полигона для обезвреживания некомпостируемых отходов. Особенно перспективны
варианты периферийного расположения завода вблизи сельскохозяйственных потребителей компоста и с двухэтапным вывозом
ТБО.
Органические отходы (навоз, остатки ботвы, сорняки, опилки
и др.) могут стать источником дешевой и, что важно, возобновляемой энергии. Для этого необходимо получить так называемый
биогаз. Биогаз производят способом, который называют метановым сбраживанием в анаэробных условиях. Этот процесс осуществляется в результате жизнедеятельности двух групп микроорганизмов, которые действуют в два этапа. Вначале в работу включаются кислотообразующие бактерии, расщепляющие сложные
органические вещества (белки, жиры и углеводы), содержащиеся в
отходах, до более простых. Вследствие их деятельности образуются так называемые первичные продукты брожения ? жирные кислоты, спирты, водород, оксид углерода и ряд других веществ. Они
191
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
служат источником питания для другой группы микробов ?
метанобразующих бактерий, вступающих в работу на второй стадии. Бактерии из этой группы превращают продукты, которые образовались в ходе первого этапа, в метан, диоксид углерода и небольшое количество других соединений.
Контрольные вопросы
1. Какие отходы называются промышленными и что они собой представляют?
2. Какие отходы называются бытовыми? 3. В чем опасность сточных вод городов?
4. Как происходит очистка сточных вод? 5. Каковы проблемы утилизации отходов? 6. Какие существуют способы утилизации отходов? 7. В чем опасность мусоросжигательных заводов? 8. Что такое рециклинг отходов? 9. Какие направления рециклинга существуют? 10. Что такое компостирование и получение
биогаза?
192
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
?
Антропогенное влияние на флору и растительность/Мат. конф. ? Липецк: Издво Липецкого гос. педаг. ун-та, 2001. ? 136 с.
Безель B. C., Жуйкова Т. В., Позолотина В. Н. Структура ценопопуляций одуванчика и специфика накопления тяжелых металлов//Экология. ? 1998. ?
№ 5. ? С. 376?382.
Безуглая Э. Ю. Мониторинг состояния загрязнения атмосферы в городах. ? Л.:
Гидрометеоиздат, 1986. ? 199 с.
Битюкова В. Р. Социально-экологические проблемы развития городов России. ? М.: Едиториал УРСС, 2004. ? 448 с.
Болбас М. М., Савич Е. Л., Кухаренок Г. М. и др. Транспорт и окружающая среда. ? Мн.: Технопринт, 2003. ? 262 с.
Большаков В. А., Краснова Н. М., Борисочкина Т. И. и др. Аэротехногенное загрязнение почвенного покрова тяжелыми металлами: источники, масштабы, рекультивация. ? М., 1993. ?90 с.
Бондарев Л. Г. Ландшафты, металлы и человек. ? М.: Мысль, 1976. ? 72 с.
Бочкарева Т. В. Экологический «джинн» урбанизации. ? М.: Мысль, 1988. ?
268 с.
Вершинин В. Л. Экологические особенности популяций амфибий урбанизированных территорий: Автореф. дис. ? д-ра биол. наук. ? Екатеринбург, 1997. ? 47 с.
Владимиров В. В., Микулина Е. М., Яргина З. Н. Город и ландшафт. ? М.:
Мысль, 1986. ? 237 с.
Волкова В. Г., Давыдова Н. Д. Техногенез и трансформация ландшафтов. ? Новосибирск, 1987. ? 188 с.
Воронин В. А. Главный жизненный ресурс: воздушная среда помещений. ?
СПб.: ДЕАН, 2004. ? 128 с.
Гавриленко Н. И. Позвоночные животные и урбанизация их в условиях города
Полтавы. ? Харьков: Изд-во Харьковского ун-та, 1970. ? 138 с.
Гаранин В. И. Герпетофауна и урбанизация//Наземные и водные экосистемы. ? Горький: Изд-во ГГУ, 1983. ? С. 37?43.
Гладков Н. А., Рустамов А. К. Животные культурных ландшафтов. ? М.:
Мысль, 1975. ? 220 с.
Голубчиков С. Н., Гутников В. А., Ильина И. Н. и др. Экология крупного города
(на примере Москвы). ? М.: ПАСЬВА, 2001. ? 192 с.
Город, природа, человек (проблемы экологического воспитания)/Под ред.
А. В. Сидоренко. ? М.: Мысль, 1982. ? 231 с.
Городская среда: принципы и методы геоэкологических исследований. ? Иркутск, 1990. ? 223 с.
Горышина Т. К. Растения в городе. ? Л.: Изд-во ЛГУ, 1991. ? 152 с.
Гудериан Р. Загрязнение воздушной среды. ? М.: Прогресс, 1979. ? 200 с.
193
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Гуменный В. С. Особенности антропогенного воздействия на батрахофауну
г. Гродно и окрестностей//Вопросы герпетологии. ? Пущино; М., 2001. ?
С. 76?77.
Гуцаленко В. И. Ландшафт города//Планировочная структура крупных городов. ? М., 1978. ? С. 99?194.
Дроздов Н. Н. Культурные ландшафты как арена синантропизации животных//
Синантропизация и доместикация животного населения. ? М.: Наука, 1969. ?
С. 59?61.
Ермолаева С. В. Состояние здоровья детского населения Ульяновской области
в напряженных экологических и социальных условиях: Автореф. дис. ? канд.
биол. наук. ? Ульяновск, 2006. ? 24 с.
Жигалин А. Д. Техногенные физические поля//Природа. ? 1993. ? № 2. ?
С. 15?23.
Зукопп Г., Эльверс Г., Маттес Г. Изучение экологии урбанизированных территорий//Экология. ? 1981. ? № 2. ? С. 15?20.
Илькун Г. М. Загрязнители атмосферы и растения. ? Киев: ? Наук. думка,
1979. ? 247 с.
Итигилова М. Ц., Чечель А. П., Замана Л. В. и др. Экология городского водоема. ? Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1998. ? 260 с.
Ишбирдина Л. М., Ишбирдин А. Р. Урбанизация как фактор антропогенной эволюции флоры и растительности//Журн. общ. биологии. ? 1992. ? Т. 53. ? № 2. ?
С. 211?224.
Кватцер П. А. Климат города. ? М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1956. ? 240 с.
Клауснитцер Б. Экология городской фауны. ? М.: Мир, 1990. ? 248 с.
Кобрин В. С., Кузубова Л. И. Опасные органические отходы (технология управления). ? Новосибирск: Наука, 1995. ? 122 с.
Ковалева Е. П., Лысенко А. Я., Никитин Д. П. Урбанизация и проблема эпидемиологии. ? М.: Медицина, 1982. ? 520 с.
Ковальзон В. М. «Гормон тьмы» и его тайны//Биология в школе. ? 2005. ?
№ 5. ? С. 4?9.
Коломыц Э. Г., Розенберг Г. С., Глебова О. В. и др. Природный комплекс большого города: ландшафтно-географический ан??лиз. ? М.: Наука; МАИК Наука/
Интерпериодика, 2000. ? 286 с.
Котлов Ф. В. Антропогенные геологические процессы и явления на территории города. ? М.: Наука, 1977. ? 169 с.
Кузьмин С. Л. Земноводные и пресмыкающиеся северо-запада Москвы//Земноводные и пресмыкающиеся Московской области. ? М.: Наука, 1989. ? С. 48?60.
Кулагин Ю. З. Древесные растения и промышленная среда. ? М.: Наука,
1974. ? 125 с.
Культурный ландшафт города Саранска (геоэкологические проблемы и ландшафтное планирование)/Под ред. А. А. Ямашкина. ? Саранск: Изд-во Мордов.
ун-та, 2002. ? 160 с.
Ландсберг Г. Е. Климат города. ? Л.: Гидрометеоиздат, 1983. ? 248 с.
Лаппо Г. М. География городов. ? М.: ВЛАДОС, 1997. ? 480 с.
Лебединский А. А. Об адаптациях амфибий к условиям урбанизированной территории//Проблемы региональной экологии животных в цикле зоологических
дисциплин педвуза. ? Ч. 1. ? Витебск, 1984. ? С. 108.
Маергойз И. М. Географическое учение о городах. ? М.: Наука, 1987. ? 120 с.
Маслов Н. В. Градостроительная экология. ? М.: Высшая школа, 2004. ? 284 с.
Машинский В. Л. Зеленый фонд ? составная часть природы. Городские парки
и лесопарки. Основные принципы организации. ? М.: Компания «Спутник+»,
2006. ? 144 с.
Машинский Л. О. Город и природа. ? М., 1973. ? 228 с.
Медведков Ю. В. Человек и городская среда. ? М.: Наука, 1978. ? 216 с.
Методы анализа и очистки природных и сточных вод/Карельский научный
центр РАН. ? Петрозаводск, 1978. ? 278 с.
194
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Методы анализа и очистки природных и сточных вод. ? Кишинев: Штиинца,
1985. ? 370 с.
Методы биоиндикации и биотестирования природных вод. ? Л.: Гидрометеоиздат, 1987. ? 224 с.
Морозова Г. Ю., Злобин Ю. А., Мельник Т. И. Растения в урбанизированной
природной среде: формирование флоры, ценогенез и структура популяций//
Журн. общ. биологии. ? 2003. ? Т. 64. ? № 2. ? С. 166?180.
Николаевский В. С. Влияние промышленных газов на растительность//Региональный экологический мониторинг. ? М.: Наука, 1983. ? С. 202?222.
Обращение с опасными отходами/Под ред. В. М. Гарина и Г. Н. Соколовой. ?
М.: ТК «Велби», Изд-во «Проспект», 2005. ? 224 с.
Павлова Е. И., Буравлев Ю. В. Экология транспорта. ? М.: Транспорт, 1998. ?
232 с.
Почва, город, экология/Под общ. ред. Г. А. Добровольского. ? М.: Изд-во
фонда «За экономическую грамотность», 1997. ? 320 с.
Проблемы изучения адвентивной и синантропной флоры в регионах СНГ: Мат.
конф. ? М.: Изд-во Ботанического сада МГУ; Тула: Гриф и К0, 2003. ? 139 с.
Прокофьева Т. В., Строганова М. С. Почвы в городе: мифы и реальность//Биология в школе. ? 2002. ? № 6. ? С. 4?9.
Пупырев Е. И. Системы жизнеобеспечения городов. ? М.: Наука, 2006. ? 247 с.
Ревич Б. А. Здоровье городских жителей//Природа. ?1993. ? № 2. ? С. 24?29.
Розенберг Г. С. Комплексный анализ урбоэкологических систем (на примере
городов Самарской области)//Экология. ? 1993. ? № 4. ? С. 13?19.
Ручин А. Б., Ревин В. В. Вермикультивирование как путь решения некоторых
экологических проблем//Наука и инновации в Республике Мордовия. ? Саранск:
Изд-во Мордов. ун-та, 2006. ? С. 724?726.
Ручин А. Б., Рыжов М. К., Артаев О. Н. и др. Амфибии и рептилии города: видовой состав, распределение, численность и биотопы (на примере г. Саранска)//
Поволжский экологический журнал. ? 2005. ? № 1. ? С. 47?59.
Савицкая С. Н. О рекреационной деградации пригородных лесов//Ботан.
журн. ? 1978. ? Т. 63. ? № 12. ? С. 1710?1720.
Таран И. В., Спиридонов В. Н., Беликова Н. Д. Леса города. ? Новосибирск:
Изд-во СО РАН, 2004. ? 196 с.
Тетиор А. Н. Городская экология. ? М.: Академия, 2006. ? 336 с.
Тихонова Г. Н., Тихонов И. А., Давыдова Л. В. и др. Распределение и численность мелких млекопитающих на незастроенных территориях малого города//
Зоол. журнал. ? 2001. ? Т. 80. ? № 8. ? С. 997?1009.
Урбанизация и демографические процессы/Под ред. Б. С. Хорева и Г. П. Киселевой. ? М.: Финансы и статистика, 1982. ? 231 с.
Ушаков В. А., Гаранин В. И. Амфибии и рептилии в населенных пунктах//Вопросы герпетологии. ? Л., 1973. ? С. 185?187.
Формирование растительного покрова на урбанизированных территориях: Мат.
конф. ? Великий Новгород, 2000. ? 151 с.
Формозов А. Н. Фауна//Природа города Москвы и Подмосковья. ? М.; Л.:
Изд-во АН СССР, 1947. ? С. 287?371.
Шилов И. А. Животные в ноосфере//Зоол. журнал. ? 1988. ? Т. 57. ? Вып. 2. ?
С. 165?175.
Экологические аспекты мелиорации земель юга Нечерноземья/Под ред.
Ю. А. Можайского и В. И. Желязко. ? М.: Изд-во Москов. ун-та, 2003. ? 319 с.
Экологическое состояние территории России. ? М.: Академия, 2004. ? 128 с.
Юскевич Н. Н., Луни Л. Б. Озеленение городов России. ? М.: Наука, 1986. ?
156 с.
195
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Учебное издание
Ручин Александр Борисович,
Мещеряков Виталий Вячеславович,
Спиридонов Сергей Николаевич
УРБОЭКОЛОГИЯ ДЛЯ БИОЛОГОВ
Учебное пособие для вузов
Художественный редактор В. А. Чуракова
Компьютерная верстка Т. Я. Белобородовой
Компьютерная графика О. М. Ивановой
Корректор С. И. Нечаева
Сдано в набор 29.04.08. Подписано в печать 23.10.08. Формат 60Ч88 1/16.
Бумага офсетная. Гарнитура Ньютон. Печать офсетная. Усл. печ. л. 12,25.
Изд. № 088. Тираж 6000 экз. (1-й завод: 1?1000 экз.). Заказ
ООО «Издательство «КолосС», 101000, Москва, ул. Мясницкая, д. 17.
Почтовый адрес: 129090, Москва, Астраханский пер., д. 8.
Тел./факс (495) 680-14-63, e-mail: sales@koloss.ru,
наш сайт: www.koloss.ru
Отпечатано с готовых диапозитивов в ОАО
«Марийский полиграфическо-издательский комбинат»,
424002, г. Йошкар-Ола, ул. Комсомольская, 112.
196
лять опасным отходам, к которым в США относится 41 % всех твердых бытовых отходов, в
Венгрии ? 33,5 %, в то время как во Франции ? 6 %, в Великобритании ? 3 %, а в Италии и Японии ? только 0,3 %.
Город с населением в 1 млн человек 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.).
Сточные воды содержат в большом количестве взвешенные вещества, фосфаты, соединения азота, нефтепродукты, синтетические
поверхностно-активные вещества. В сточных водах города с миллионным населением обнаруживаются биологически активные
химические элементы (фтор, мышьяк и т. д.). 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 (см. подраздел 3.2, рис. 6).
Вода, использовавшаяся в хозяйственной деятельности человека, тысячелетиями сбрасывалась обратно в реки и другие водоемы
в виде сточных вод без какой-либо очистки. Еще в Древнем Вавилоне существовала канализация, однако сброс сточных вод в Евфрат тогда был незначительным. С ростом населения, особенно в
городах, а также с развитием промышленности загрязнение природных водоемов стало приобретать огромные масштабы, что особенно проявлялось в высокоразвитых странах: США, Англии и
Германии. В более выгодном положении были приморские города, где осадки вывозили в море. В городах внутри материка практиковали вывоз осадков на поля и сброс их во внутренние водоемы. К концу XIX в. многие водоемы были очень загрязнены, что
привело к созданию в 1857 г. в Англии первых искусственных очистных сооружений.
В конце XIX в. стали применять несколько разных методов
очистки воды: фильтрование (1872 г.), хлорирование (1902 г.), а
стремление уменьшить объем осадков и улучшить их структуру
привело к появлению в конце XIX в. пресс-фильтров и центрифуг.
В начале XX в. для обезвоживания стали использовать иловые
площадки, широко распространенные и в настоящее время. Впоследствии выяснилось, что применение только одного хлорирования для очистки сточных вод недостаточно, так как при этом не
погибают некоторые вирусы, вызывающие заболевания людей. По
этой причине даже в 1970-х годах в городах США, где вода только
хлорировалась, иногда наблюдались массовые вспышки заболеваний вирусного характера.
180
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
К концу XIX в. была разработана технология первичной и вторичной очистки канализационных стоков, стали появляться первые комплексные сооружения по очистке сточных вод в большинстве городов, причем ливневые и канализационные стоки очищались раздельно, так как совместная их очистка была невыгодна.
В 1910 г. в пойме Москвы-реки были построены иловые площадки, на которых сточные воды отстаивались по принципу естественных экосистем. Однако до сих пор многие страны мира используют только стадию первичной очистки, сбрасывая затем стоки в реки, моря, океаны.
Начальным этапом очистки сточных вод является устранение
из них нерастворимых примесей ? взвешенных веществ и плавающих частиц, или предочистка, на которой удаляются с помощью
стержневых решеток и песколовок крупный мусор и песок. После
предочистки вода проходит стадию первичной, или механической, очистки. Нерастворенные примеси с помощью сит, жироловок, песколовок, решеток и т. п. осаждают на дно и удаляют. С
помощью механической очистки можно освобождать воду от нерастворенных примесей на 60?95 %.
Следующий за этим процесс называется вторичной очисткой:
он осуществляется двумя способами: с помощью специальных капельных биофильтров и через систему активного ила. В первом
случае вода просачивается через слой камней, на поверхности которых расположен слой микроорганизмов ? детритофагов (бактерий, простейших и др.), которые «выедают» органическое вещество, содержащееся в сточных водах, и используют его для своего
роста и размножения. В некоторых техногенных водоемах, например в водоеме-охладителе Чернобыльской АЭС, важнейшую роль
в деструкции органического вещества выполняет моллюск
дрейсcена ? Dreissena polymorpha. Процесс очистки через активный
ил происходит в специальных хорошо аэрируемых резервуарах
(аэротенках). В них смесь детритофагов, называемых активным
илом, также «выедает» органическое вещество, причем степень
токсичности сточных вод после такой очистки резко снижается.
Излишки активного ила, накапливающиеся в процессе размножения организмов, вместе с илом после первичной очистки удаляются на специально подготовленные поля фильтрации. На них
под действием воздуха и солнечных лучей идет разложение ила,
который затем может вывозиться на сельскохозяйственные поля и
использоваться в качестве удобрения. Исследования эффективности технологического ила в качестве удобрений для сельскохозяйственных культур были проведены в 1990-х годах в Курганском
сельскохозяйственном университете. Было установлено, что применение ила с очистных сооружений ведет к увеличению урожая
пшеницы, овса, ячменя, картофеля, столовой свеклы. Подобное
181
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
использование осадков сточных вод становится все более распространенным, однако из-за содержания в них токсичных соединений (особенно в стоках промышленных предприятий), в частности солей тяжелых металлов, необходимы строгое контролирование состояния осадков и применение специальных методов для
удаления тяжелых металлов. Следует отметить, что большую проблему, особенно для крупных городов, представляет утилизация
осадка, образующегося при очистке сточных вод, так как его обработка является одним из самых сложных и трудных процессов. За
один год в России образуется около 1,5 млн т осадков.
Биологическая очистка не всегда обеспечивает полное освобождение стоков от вредных веществ; это возможно только при
доочистке, после которой стоки можно использовать для целей
оборотного водоснабжения. Она может, в частности, осуществляться при помощи плесневых грибов, бактерий, круглых червей, альгобактериальных сообществ, простейших, тироглифоидных клещей.
Уместно отметить, что активный ил отличает высокое содержание белковых веществ, микроэлементов, витаминов группы В. Общее число бактерий в 1 м3 аэротенка достигает 2 · 1014. В связи с
этим активный ил широко используется в виде кормовых добавок
для сельскохозяйственных животных.
После вторичной очистки вода поступает на доочистку или,
как ее еще называют, третичную, или химическую, очистку, которая предназначена для удаления соединений азота, фосфора и
других химических элементов. Для этого в сточные воды добавляют специальные реагенты, переводящие растворимые вещества в
нерастворимые (известь, квасцы, активированный уголь и др.).
После всех стадий очистки перед сбросом в естественные водоемы для обеззараживания сточных вод (удаление микроорганизмов) применяются хлорирование и озонирование, а также высоковольтные электрические разряды, радиационная обработка и
омагничивание.
В современных условиях большинство городов используют в
основном первые два метода, но постепенно переходят к третьему.
Несомненно, для более полной очистки необходимо применение
всех трех методов. Предприятия, сбрасывающие различные сильно загрязняющие вещества, применяют специальные реагенты и
разнообразные методы очистки.
6.3. ПРОБЛЕМА И ПУТИ УТИЛИЗАЦИИ 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,
182
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
обходясь без переработки, транспортировки, упаковки, рекламы и
торговой сети, привносили мало отходов. Овощные очистки и
подобные отходы скармливались скоту или использовались 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 24 000 т материалов. Эта смесь, состоящая
в основном из разнообразного хлама, содержит металлы, стеклянные контейнеры, макулатуру, пластик и пищевые отходы. В ней
содержится большое количество опасных отходов: ртуть из батареек, карбонаты фосфора из флуоресцентных ламп и токсичные химикаты из бытовых растворителей, красок и консервантов деревянных покрытий. Город размером с Сан-Франциско располагает
бульшим количеством алюминия, чем небольшая бокситовая шахта, меди ? чем в среднем медные копи, и бульшим количеством
бумаги, чем ее можно было бы получить из огромного количества
древесины.
При разработке совместимой с окружающей средой системы
переработки отходов ставятся следующие (по порядку важности)
задачи:
1) снижение количества отходов уже в процессе производства
продукции;
2) уменьшение отходов за счет их сортировки при сборе;
3) широкое вторичное использование материалов, полученных
из отходов;
4) удаление остающихся после переработки отходов с минимальным риском для окружающей среды и здоровья человека.
В разных городах используются различные технологии переработки отходов. В Москве, например, применены или предполагается применить все известные технологии, однако во многих городах отходы попросту складируются. Отчасти это связано с нехваткой финансирования, так как известно, что полный комплекс по
утилизации любых отходов требует больших капиталовложений.
Например, затраты на удаление, обезвреживание, уничтожение и
захоронение отходов в ценах 1990 г. составили по бывшему СССР
560 млн руб., в США ? более 1 млрд долл. Простое захоронение
отходов является дорогостоящим мероприятием. С 1980 по 1987 г.
стоимость захоронения отходов в США возросла с 20 до 90 долл.
за 1 т. Тенденция к удорожанию сохраняется и сегодня.
В настоящее время известно более 20 основных методов обезвреживания отходов, по каждому из которых имеется от 5 до
10 технологических схем, способов переработки и типов сооружений. Классификация методов обезвреживания отходов по техно183
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
логическому принципу позволяет выделить биологические, термические, химические, механические и смешанные (комбинированные) способы переработки ТБО. Выбор метода обезвреживания ТБО в конкретном городе зависит от местных условий и осуществляется на базе технико-экономического сравнения вариантов с обязательным учетом требований санитарно-гигиенических
норм.
Основные виды утилизации отходов: складирование; сжигание;
компостирование (неприменимо для отходов, содержащих токсичные вещества); пиролиз.
Среди технологий переработки отходов практическое значение
имеют: захоронение на специально оборудованных полигонах;
сортировка отходов с выделением вторичного сырья и компостированием органической фракции; сжигание; химическая нейтрализация. В городах и городских агломерациях в основном применяют первые три технологии, но, к сожалению, пока преобладает
первая. 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 (рис. 18).
В России 97 % всего объема ТБО складируется на полигонах
(см. рис. 18), 2 % ? сжигается и 1 % ? компостируется. Подобное
соотношение наблюдается и в других развитых странах, однако
в некоторых (Франция, Япония) существенно увеличивается
доля сжигаемого мусора на территориях специальных заводов
(табл. 39).
39. Соотношение технологий переработки ТБО, %
Технология переработки
Полигоны-свалки
Термический метод
(сжигание)
Переработка в удобрения
Прочие методы
США
Англия
Франция
ФРГ
Япония
84
15
90
9
55
35
78
20
57
40
?
1
1
?
10
?
2
?
2
1
В густонаселенных районах Европы способ захоронения отходов, как требующий слишком больших площадей и угрожающий
загрязнением подземных вод, был предпочтен другому ? сжиганию. Впервые мусорные печи были систематически использованы
в Нотингеме (Англия) в 1874 г. Сжигание сократило объем мусора
на 70?90 % в зависимости от состава, поэтому оно нашло применение по обе стороны Атлантики. Густонаселенные и наиболее
значимые города вскоре внедрили экспериментальные печи. Теплоту, выделяемую при сжигании мусора, стали использовать для
получения электрической энергии, но не везде эти проекты смог184
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
А
Б
Рис. 18. Примеры различных свалок отходов:
А ? свалка в России; Б ? свалка в Нью-Йорке
ли оправдать затраты. Большие затраты на них были бы уместны,
если бы не было дешевого способа захоронения. Многие города,
которые применили эти печи, вскоре отказались от них из-за
ухудшения состава воздуха. Но и в настоящее время в развитых
странах сжигают до 50 % всех отходов (табл. 40).
185
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
40. Работа мусоросжигательных заводов (МСЗ) в некоторых развитых странах
Страна
Канада
США
Япония
Швеция
Дания
Франция
Нидерланды
Германия
Италия
Испания
Великобритания
Kоличество МСЗ
Доля сжигаемого
мусора, %
Доля сжигаемого
мусора с получением
энергии, % от сжигаемого
17
168
1900
23
38
170
12
47
94
22
30
9
16
75
35
65
42
40
35
28
6
7
7
Неизвестна
100
86
100
67
72
Неизвестна
21
61
33
Основными условиями строительства мусоросжигательных заводов являются: наличие гарантированных потребителей тепловой
или электрической энергии; размещение завода в пределах городской застройки (в промзоне), с радиусом доставки ТБО 7?15 км;
численность обслуживаемого населения более 350 тыс. Для мусоросжигательных заводов России характерно слоевое сжигание неподготовленных (навальных) отходов. Пока в России работает относительно немного мусоросжигательных заводов (Москва-2,
Владивосток, Сочи, Пятигорск, Мурманск). При этом производится предварительная сортировка ТБО, что способствует резкому
снижению содержания вредных веществ в газах и шлаках. Выбор
сжигания или компостирования для обезвреживания твердых отходов зависит от местных условий.
Между тем ликвидация бытовых отходов, прежде всего городских, путем сжигания существенно ограничена во многих странах,
так как эта технология грозит выбросами высокотоксичных соединений ? диоксинов, фуранов и др., которые образуются при сжигании промышленного и городского мусора.
Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское
захоронение различных материалов и веществ, в частности: грунта,
вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов
промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10 % всей массы загрязняющих веществ,
поступающих в Мировой океан. Более 70 % поверхности Земли
занята морями и океанами, что породило миф о том, что они могут бесконечно служить источником обезвреживания и приемником всех видов отходов человеческой деятельности. Однако реальность развенчала эту опасную иллюзию: Мировой океан при всей
своей необъятности уязвим, как любая другая природная система.
186
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Поэтому дампинг (сброс отходов в море) рассматривается как
вынужденная мера, временная дань общества несовершенству
технологии.
В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов.
По данным ООН, ежегодно в Мировой океан попадает 50 000 т
пестицидов, 5000 т ртути, 10 000 000 т нефти и множество других
загрязнителей. Количество ежегодно попадающих из антропогенных источников со стоком рек в воды морей и океанов соединений железа, марганца, меди, цинка, свинца, олова, мышьяка, нефти превышает объем этих веществ, поступающих в результате
геологических процессов. Дно Мирового океана, в том числе и
глубоководные впадины, все шире используется для захоронения
особо опасных токсических веществ, включая морально устаревшие боевые отравляющие вещества, а также радиоактивных материалов. Так, с 1946 по 1970 г. США захоронили у Атлантического
побережья страны около 90 000 контейнеров с отходами общей радиоактивностью примерно 100 000 кюри, а европейские страны
сбросили в океан отходы общей радиоактивностью 500 000 кюри.
В результате разгерметизации контейнеров были случаи опасного
заражения вод и природной среды в местах этих захоронений.
Во время сброса и прохождения материала сквозь столб воды
часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая ? сорбируется частицами взвеси и переходит в
донные отложения. Одновременно повышается мутность воды.
Наличие органических веществ часто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и нередко к его полному исчезновению,
растворению взвесей, накоплению ионов металлов, появлению
сероводорода. Присутствие большого количества органических
веществ создает в грунтах устойчивую восстановительную среду, в
которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов. Воздействию сбрасываемых материалов в разной степени подвергаются организмы бентоса и др. В
случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен на границе воздух?вода. Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут
аккумулироваться в тканях и органах гидробионтов и оказывать
токсическое воздействие на них. Сброс отходов на дно и длительная повышенная мутность придонной воды приводят к гибели от
удушья малоподвижные формы бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных замедляется рост вследствие ухудшения
условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовой состав
донного сообщества. При организации системы контроля над
сбросами отходов в море решающее значение имеет определение
районов дампинга, анализ динамики загрязнения морской воды и
187
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
донных отложений. Для выявления возможных объемов сброса в
море необходимо оценивать содержание всех загрязняющих веществ в составе материального сброса.
В 1970-х годах в условиях роста цен на сырье, помимо защиты
окружающей среды от загрязнения, возникла необходимость принятия неотложных мер, направленных на энерго- и ресурсосбережение. Именно с этого времени проблема рециклирования (рециклинга) ресурсов (с перспективой создания систем замкнутого
производственного цикла) стала актуальна во всем мире. Наиболее перспективным способом ее решения является переработка
городских отходов. Получили развитие следующие основные направления в переработке: органическая масса используется для
производства удобрений; текстильная и бумажная макулатура ?
для получения новой бумаги; металлолом направляется в переплавку. Основными проблемами здесь являются сортировка мусора и разработка технологии его переработки.
Экономическая целесообразность способа переработки отходов
зависит от стоимости альтернативных методов их утилизации, положения на рынке вторсырья и от затрат на переработку. Долгие
годы деятельность по переработке отходов затруднялась из-за
того, что существовало мнение, будто любое дело должно приносить прибыль. При этом забывалось, что переработка по сравнению с захоронением и сжиганием ? наиболее эффективный способ решения проблемы отходов, так как требует меньше правительственных субсидий. Кроме того, она позволяет экономить
энергию и беречь окружающую среду. И поскольку стоимость
площадей для захоронения мусора повышается, а печи слишком
дороги и опасны для окружающей среды, роль переработки отходов будет неуклонно расти.
Основные направления рециклинга следующие:
1) разработка систем замкнутого цикла производства;
2) повторное использование отходов без дополнительной переработки (например, бутылок);
3) утилизация отходов в качестве сырья для изготовления исходного продукта (например, макулатуры для производства бумаги, металлолома для выплавки стали);
4) использование отходов как сырья для получения качественно нового продукта (например, как источника тепловой энергии,
получаемой в результате сжигания отходов, или удобрений ? в результате компостирования);
5) конечное использование отходов при проведении дорожноремонтных работ и «строительстве» новых участков суши.
В самом общем случае процесс рециклинга ТБО должен включать следующие стадии: предварительная выгрузка ТБО в контейнеры в местах сбора; первичный (с элементами визуального и/или
188
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
технического анализа) прием ТБО; первичная классификация
ТБО; перемещение ТБО от места выгрузки и классификации до
отделения сепарации; механическая и/или ручная сепарация с
удалением отсева; селекция отходов с выводом утилизируемых
компонентов; магнитная сепарация отходов; вывод вторичного
сырья на прессы и измельчители; вывод неутилизируемого остатка; прессование (брикетирование) утилизируемых компонентов
для последующей переработки (на месте или у потребителей);
прессование неутилизируемой части отходов; ее вывоз и захоронение или транспортировка возможному потребителю (рис. 19).
Использование бытовых и промышленных отходов очень перспективно. Например, в 150 млн т ежегодно выбрасываемого в
США мусора содержится около 11 млн т железа, почти 900 тыс. т
алюминия, 430 тыс. т других металлов (в основном меди), более
13 млн т стекла, более 60 млн т бумаги и такое количество органических материалов, которое при сжигании даст столько же теплоты, что и 20 млн т нефти. За рубежом уже давно практикуется раздельный сбор ТБО: в отдельные контейнеры складируются пищевые отходы, макулатура, стеклотара, металлолом (см. рис. 19). В Торонто (Канада), например, мешки пяти цветов выставляются в
отведенных местах и вывозятся 2?3 раза в неделю специальными
(с различными назначениями ? для вывоза отходов из домов и общественных организаций, крупногабаритного мусора и т. д.) машинами. В ФРГ, где на одного человека в год приходится 250 кг
отходов, около домов стоят мусорные баки разных цветов: серые ? для пищевых отбросов; желтые ? для упаковки, включая
банки и бутылки; синие ? для макулатуры. Громоздкий мусор вывозится отдельно. Одежду и обувь, которые жалко выбрасывать,
собирают благотворительные организации для отправки в развивающиеся страны. Ее выставляют перед домом в специальных пакетах. В Финляндии сортируют даже макулатуру: газетная бумага,
картон, книжная бумага собираются в отдельные чистые контейнеры, каждый из которых выкрашен специальной краской в определенный цвет. И это при том, что из доставленных на предприятия 1000 м3 древесины в Финляндии получают 164 т бумаги, тогда
как в России ? лишь 27,3 т, в США ? 137 т. Швеция собирает (не
только в городах, но и в селах и даже на севере страны) 1,1 млн т
бумажной макулатуры в год, что позволяет производить 53 % годового объема потребляемой бумаги. Сбор газетной бумаги составляет 70 %, упаковочного картона ? 77 % годового объема. В России сортировка ТБО хорошо налажена в Москве, Пущино, Арзамасе, Владимире.
Одним из методов утилизации твердых бытовых отходов является их компостирование. Компостирование ? биохимический
процесс, предназначенный для преобразования органических
189
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
А
Б
Рис. 19. Переработка отходов:
А ? мусорный бак в Таллине с раздельными отсеками для различных видов отходов;
Б ? вторичная переработка бумаги в Харрисбурге (США)
твердых отходов в стабильный, подобный гумусу продукт, используемый для улучшения состава почвы. Компостами называют
органические удобрения, получаемые в результате разложения растительных и животных остатков микроорганизмами. Для их приготовления используют навоз, навозную жижу и помет птиц в смеси с различными видами торфов, городской мусор, опавшие листья деревьев, солому и др.
190
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Технологию образования компоста можно классифицировать
по трем основным признакам: использованию кислорода, температуре и способу ведения процесса. По использованию кислорода
различают компостирование аэробное или анаэробное (с подачей
кислорода или без нее). Аэробное ? более быстрое, чаще всего
ему отдают предпочтение. Оно протекает при более высоких температурах ? порядка 45?65 °С (термофильное компостирование)
или при 20?35 °С (мезофильное компостирование). По способу
получения компоста различают процесс в штабелях, на открытом
воздухе и в механических устройствах ? биобарабанах.
Для компостирования как биологического процесса важно выполнение известных из биоэкологии требований: должна быть
подходящая микробная популяция, от размеров и типа которой
зависит производительность процесса; субстрат должен быть органическим и содержать как можно меньшее число неорганических
примесей; большое значение имеют факторы внешней среды.
При компостировании в органической массе повышается содержание питательных веществ (азота, фосфора) в усвояемой растениями форме, обезвреживается патогенная микрофлора, уменьшается количество целлюлозы и пектиновых веществ; удобрения
становятся сыпучими, что облегчает их внесение в почву. Разные
по составу и способу приготовления компосты применяют под
многие культуры, выращиваемые на различных почвах, кроме
торфяно-болотных.
Основными условиями применения данной схемы являются:
наличие гарантированных потребителей компоста в радиусе
20 км; размещение завода с подветренной стороны на расстоянии
до 15 км от центров сбора ТБО; численность обслуживаемого населения свыше 350 тыс. Обязательно наличие полигона для обезвреживания некомпостируемых отходов. Особенно перспективны
варианты периферийного расположения завода вблизи сельскохозяйственных потребителей компоста и с двухэтапным вывозом
ТБО.
Органические отходы (навоз, остатки ботвы, сорняки, опилки
и др.) могут стать источником дешевой и, что важно, возобновляемой энергии. Для этого необходимо получить так называемый
биогаз. Биогаз производят способом, который называют метановым сбраживанием в анаэробных условиях. Этот процесс осуществляется в результате жизнедеятельности двух групп микроорганизмов, которые действуют в два этапа. Вначале в работу включаются кислотообразующие бактерии, расщепляющие сложные
органические вещества (белки, жиры и углеводы), содержащиеся в
отходах, до более простых. Вследствие их деятельности образуются так называемые первичные продукты брожения ? жирные кислоты, спирты, водород, оксид углерода и ряд других веществ. Они
191
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
служат источником питания для другой группы микробов ?
метанобразующих бактерий, вступающих в работу на второй стадии. Бактерии из этой группы превращают продукты, которые образовались в ходе первого этапа, в метан, диоксид углерода и небольшое количество других соединений.
Контрольные вопросы
1. Какие отходы называются промышленными и что они собой представляют?
2. Какие отходы называются бытовыми? 3. В чем опасность сточных вод городов?
4. Как происходит очистка сточных вод? 5. Каковы проблемы утилизации отходов? 6. Какие существуют способы утилизации отходов? 7. В чем опасность мусоросжигательных заводов? 8. Что такое рециклинг отходов? 9. Какие направления рециклинга существуют? 10. Что такое компостирование и получение
биогаза?
192
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
?
Антропогенное влияние на флору и растительность/Мат. конф. ? Липецк: Издво Липецкого гос. педаг. ун-та, 2001. ? 136 с.
Безель B. C., Жуйкова Т. В., Позолотина В. Н. Структура ценопопуляций одуванчика и специфика накопления тяжелых металлов//Экология. ? 1998. ?
№ 5. ? С. 376?382.
Безуглая Э. Ю. Мониторинг состояния загрязнения атмосферы в городах. ? Л.:
Гидрометеоиздат, 1986. ? 199 с.
Битюкова В. Р. Социально-экологические проблемы развития городов России. ? М.: Едиториал УРСС, 2004. ? 448 с.
Болбас М. М., Савич Е. Л., Кухаренок Г. М. и др. Транспорт и окружающая среда. ? Мн.: Технопринт, 2003. ? 262 с.
Большаков В. А., Краснова Н. М., Борисочкина Т. И. и др. Аэротехногенное загрязнение почвенного покрова тяжелыми металлами: источники, масштабы, рекультивация. ? М., 1993. ?90 с.
Бондарев Л. Г. Ландшафты, металлы и человек. ? М.: Мысль, 1976. ? 72 с.
Бочкарева Т. В. Экологический «джинн» урбанизации. ? М.: Мысль, 1988. ?
268 с.
Вершинин В. Л. Экологические особенности популяций амфибий урбанизированных территорий: Автореф. дис. ? д-ра биол. наук. ? Екатеринбург, 1997. ? 47 с.
Владимиров В. В., Микулина Е. М., Яргина З. Н. Город и ландшафт. ? М.:
Мысль, 1986. ? 237 с.
Волкова В. Г., Давыдова Н. Д. Техногенез и трансформация ландшафтов. ? Новосибирск, 1987. ? 188 с.
Воронин В. А. Главный жизненный ресурс: воздушная среда помещений. ?
СПб.: ДЕАН, 2004. ? 128 с.
Гавриленко Н. И. Позвоночные животные и урбанизация их в условиях города
Полтавы. ? Харьков: Изд-во Харьковского ун-та, 1970. ? 138 с.
Гаранин В. И. Герпетофауна и урбанизация//Наземные и водные экосистемы. ? Горький: Изд-во ГГУ, 1983. ? С. 37?43.
Гладков Н. А., Рустамов А. К. Животные культурных ландшафтов. ? М.:
Мысль, 1975. ? 220 с.
Голубчиков С. Н., Гутников В. А., Ильина И. Н. и др. Экология крупного города
(на примере Москвы). ? М.: ПАСЬВА, 2001. ? 192 с.
Город, природа, человек (проблемы экологического воспитания)/Под ред.
А. В. Сидоренко. ? М.: Мысль, 1982. ? 231 с.
Городская среда: принципы и методы геоэкологических исследований. ? Иркутск, 1990. ? 223 с.
Горышина Т. К. Растения в городе. ? Л.: Изд-во ЛГУ, 1991. ? 152 с.
Гудериан Р. Загрязнение воздушной среды. ? М.: Прогресс, 1979. ? 200 с.
193
Copyright ??? «??? «??????» & ??? «A???????? K????-C?????»
Гуменный В. С. Особенности антропогенного воздействия на батрахофауну
г. Гродно и окрестностей//Вопросы герпетологии. ? Пущино; М., 2001. ?
С. 76?77.
Гуцаленко В. И. Ландшафт города//Планировочная структура крупных городов. ? М., 1978. ? С. 99?194.
Дроздов Н. Н. Культурные ландшафты как арена синантропизации животных//
Синантропизация и доместикация животного населения. ? М.: Наука, 1969. ?
С. 59?61.
Ермолаева С. В. Состояние здоровья детского населения Ульяновской области
в напряженных экологических и социальных условиях: Автореф. дис. ? канд.
биол. наук. ? Ульяновск, 2006. ? 24 с.
Жигалин А. Д. Техногенные физические поля//Природа. ? 1993. ? № 2. ?
С. 15?23.
Зукопп Г., Эльверс Г., Маттес Г. Изучение экологии урбанизированных территорий//Экология. ? 1981. ? № 2. ? С. 15?20.
Илькун Г. М. Загрязнители атмосферы и растения. ? Киев: ? Наук. думка,
1979. ? 247 с.
Итигилова М. Ц., Чечель А. П., Замана Л. В. и др. Экология городского водоема. ? Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1998. ? 260 с.
Ишбирдина Л. М., Ишбирдин А. Р. Урбанизация как фактор антропогенной эволюции флоры и растительности//Журн. общ. биологии. ? 1992. ? Т. 53. ? № 2. ?
С. 211?224.
Кватцер П. А. Климат города. ? М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1956. ? 240 с.
Клауснитцер Б. Экология городской фауны. ? М.: Мир, 1990. ? 248 с.
Кобрин В. С., Кузубова Л. И. Опасные органические отходы (технология управления). ? Новосибирск: Наука, 1995. ? 122 с.
Ковалева Е. П., Лысенко А. Я., Никитин Д. П. Урбанизация и проблема эпидемиологии. ? М.: Медицина, 1982. ? 520 с.
Ковальзон В. М. «Гормон тьмы» и его тайны//Биология в школе. ? 2005. ?
№ 5. ? С. 4?9.
Коломыц Э. Г., Розенберг Г. С., Глебова О. В. и др. Природный комплекс большого города: ландшафтно-географический ан?
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1 878
Размер файла
1 286 Кб
Теги
751
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа