Экологические проблемы городов

Бурное развитие науки, техники и промышленности в XX в. сопровож­далось концентрацией производства и связывающих их коммуникаций в еди­ные, наиболее благоприятные по условиям размещения, центры. Транспорт­ные, магистральные, энергетические и информационные связи между ними воздушным, водным, железнодорожным, автодорожным, трубопроводным и проводным транспортом, а также другими средствами коммуникаций обес­печивают функционирование этого сложного механизма. Если на предыду­щих этапах развития человеческой цивилизации такое сосредоточение опре­делялось в основном плодородием земель и водными ресурсами (Междуре­чье, Египет, Китай и др.), то в наше время ассортимент определяющих, в том числе и ресурсных, факторов значительно расширился. Крупные про­мышленные агломерации (с численностью населения более 200 тыс. чело­век) стали возникать даже в регионах с недостаточными для длительного проживания ресурсами и неблагоприятными для жизни людей условиями (Кольский полуостров, Печорский бассейн, Таймырский полуостров, Чу­котка и т.д.). Общее же количество городов и численность сосредоточенно­го в них населения неуклонно растет (от 2 % в начале XX в. до 70 % к его концу). В настоящее время более 150 городов мира имеют число жителей, превышающее миллион. В России городское население составляет 73 % (107, 8 млн человек), а число городов с населением более 500 тыс. — 36 (из них 10 — миллионные).

Стихийный рост и развитие городов с включением в их инфраструктуру, как основного звена промышленных предприятий, а также бурный рост насе­ления Земли в целом привели к возникновению глобальных и региональных проблем, ставящих под сомнение существование человечества. Количество городского населения и роль городских агломераций непрерывно возрастают за счет сельского населения. В начале XX в. в городах проживало лишь 10 % населения Земли. В конце XX в. доля горожан в мире составляла более 40 %, а после 2000 г. в городах живет около 80 % населения земного шара. Так, в США удельный вес городского населения уже составляет 74 %, в Англии и Японии — 76, в Австралии — 86, в Испании — 91, в ФРГ — 94 %.

Современные города характеризуются многообразными и многочислен­ными источниками загрязнения и потоками поллютантов в стоках, выбросах атмосферу (рис. 5.20) и в твердых отходах, загрязняющих подземные воды (источники водоснабжения), почвы (и соответственно сельскохозяйственные продукты) и воздушные бассейны. В городских отходах концентрируются пре­имущественно Pb, Hg, Cd (первый класс опасности), Zn, Ag, Sn, Cr, Ni. Соче­тание высокой технофильности и токсичности характеризует кроме Pb, Hg и Cd, а также Zn, W, Sn, Ag. На городских и заводских свалках накапливается огромное количество цветных металлов. В результате вся окружающая сре­да — воздушный бассейн, почвы и воды интенсивно загрязняются различны­ми источниками загрязнений. Так, доля площадей, внушающих опасение по загрязнению, составляет 5% территории городов мира.

В России по суммарному индексу загрязнения к категории умеренно-опасного загрязнения отнесены зоны вокруг городов Свирска, Ревды, Пер­воуральска и Асбеста. Кроме того, обнаружены высокие уровни (выше ПДК или в десятки раз выше местного фона) содержания в почвах свинца (горо­да Свирск, Чебоксары), ртути (г. Новокузнецк), меди (города Ревда, Перво­уральск, Асбест, Нижний Новгород), никеля (города Асбест, Ижевск), цин­ка (города Первоуральск, Нижний Новгород, Ревда, Ижевск, Асбест, Ново­кузнецк, Чебоксары, Кемерово, Томск), марганца (города Кемерово, Томск).

Однако первое место по суммарному индексу загрязнения почвенного покрова занимает г. Рудная Пристань (Приморский край), где расположен свинцовый завод. В зоне радиусом 5 км вокруг Рудной Пристани наблюда­ется загрязнение почв свинцом (300 ПДК), марганцем (2 ПДК) и другими металлами.

Загрязнение воздушного бассейна является ключевым фактором, ока­зывающим негативное воздействие на состояние природной среды города. По данным Москомприроды, в 1998 г. в воздушный бассейн Москвы было выброшено 1737, 3 тыс. т загрязняющих веществ. Возрос уровень загрязне­ния атмосферы оксидами азота — до 3 ПДК (средний уровень — 0, 12 мг/м³), формальдегидом — 2 ПДК (средний уровень — 0, 006 мг/м³) и аммиаком — до 3 ПДК (средний уровень 0, 12 мг/м³).

Среднегодовые концентрации загрязняющих веществ больше 1 ПДК отмечались в 204 городах Российской Федерации, в том числе концентрации пыли — в 90 городах, диоксида азота — в 86, формальдегида — в 97 и бенз-(а)пирена — в 92 городах. В Кызыле, Чите и Шелехове средняя за год кон­центрация бенз(а)пирена превышала стандарт ВОЗ более чем в 10 раз.

10. Основы природопольз.: экологич.,...

Максимальные разовые концентрации пыли, оксида углерода, диоксида азота, аммиака, сероуглерода, сероводорода, фенола, формальдегида, фто­рида или хлорида водорода, превышающие ПДК, отмечались в 70-90% го­родов (там, где проводятся наблюдения), концентрации диоксида азота, ам­миака, сероуглерода, сероводорода, фенола и хлорида водорода больше 5 ПДК— в 20-30% городов. Максимальные концентрации, превышающие ПДК, имели место в 126 городах, 10 ПДК — в 79 городах (табл. 5.34), в том числе среднемесячных концентраций бенз(а)пирена — в 42 городах. Превы­шение 10 ПДК тремя и более веществами отмечались в 12 городах.

Кроме того, около 2 % общей массы выбросов в атмосферу составили вредные вещества с высокой токсичностью (сероуглерод, фтористые соеди­нения, бенз(а)пирен, сероводород и др.). Особенно велики в городах про­мышленные выбросы от стационарных источников — предприятий черной и цветной металлургии. Например, выбросы диоксида серы составляет (млн т/год): в Норильске — 2, 4, Мончегорске — 0, 2, Никеле — 0, 19, Орске — 0, 17; выбросы оксида углерода (млн т/год): в Новокузнецке — 0, 44, Магнитогор­ске — 0, 43, Липецке — 0, 41, Череповце — 0, 4, Нижнем Тагиле — 0, 3 и т.д.

Максимальные разовые концентрации таких загрязнителей воздуха, как пыль, оксид углерода, диоксид азота, аммиак, сероводород, фенол, фторид водорода, превышают соответствующие ПДК^ф более чем в 75% городов России, контролируемых по каждой примеси. К числу наиболее загрязнен­ных городов относятся: Березники, Братск, Екатеринбург, Красноярск, Ли­пецк, Магнитогорск, Москва, Новокузнецк, Норильск, Череповец и др.

Основной вклад в высокий уровень загрязнения воздуха городов вносят предприятия черной и цветной металлургии, химии и нефтехимии, стройин-дустрии, энергетики, целлюлозно-бумажной промышленности, а в некото­рых городах — и котельные. Из года в год возрастает загрязнение атмосфер­ного воздуха веществами, характерными для автомобильного транспорта.

Стоки городов. Высокое содержание токсичных тяжелых металлов, как правило, характерно для стоков промышленных и коммунально-бытовых предприятий (табл. 5.35). Среди загрязняющих веществ кроме тяжелых ме­таллов наиболее распространены нефтепродукты, фенолы, пестициды, ми­неральные и органические взвеси. Городские очистные сооружения не пол­ностью очищают стоки от тяжелых металлов, оставляя 4-5 % исходных кон­центраций.

Сравнение поступающих поллютантов с газовыми выбросами, тверды­ми отходами и стоками в условиях большого города обнаруживает макси­мальные кларки концентраций в выбросах в атмосферу (кроме Сг), мини­мальные — в стоках. В то же время максимальные абсолютные массы хи-

Таблица 5.34 Города с максимальными разовыми концентрациями веществ

более 10 ПДК

Окончание табл. 5.34

Таблица 5.35 Концентрация химических элементов в различных стоках

мических элементов, рассчитанные в мг-чел/сутки, поступают с твердыми отходами и минимальные — с выбросами в атмосферу. Интересно, что в нервом приближении, ряд увеличения поступающих абсолютных масс хи­мических элементов (Cd — Mo — Sn — Sb — Со — W — Ni — Pb — Си — Cr — Zn) совпадает с рядом увеличения кларков.

I

Опыт исследования химической структуры 30 городов СНГ позволил выделить три главные группы городов:

• города-центры (столицы государства, края, области) с многоотрасле­вой промышленностью, с различными по составу и мощности источ­никами выбросов в атмосферу;

• города, специализированные по типам производства, обычно с круп­ными предприятиями металлургическими, машиностроительными, химическими, горно-обогатительными, энергетическими, часто с наи­более мощными выбросами в атмосферу;

• города-спальни, часто спутники или районы крупных городов, а так­же малые города с местной промышленностью, где обычно мини­мальные выбросы в атмосферу связаны с местными энергетикой и транспортом.

Типичные структуры загрязнения этих типов городов существенно раз­личны. Самая опасная экологическая ситуация характерна для городов с пре­обладанием в промышленности металлургии и энергетики (рис. 5.21). Для некоторых таких городов почти вся территория может оказаться в опасной зоне загрязнения токсичными химическими элементами. Даже при неболь­шой промышленности города, но с плохими ландшафтными условиями для рассеивания пыли и интенсивным движением автотранспорта возникает опас­ная экологическая обстановка. Существенное влияние здесь оказывают вет­ровые и пылевые потоки. В средних и малых городах опасных и чрезвычай­но опасных экологических ситуаций обычно не возникает. Основными за­грязнителями здесь являются мелкие котельни, автотранспорт, мастерские и пр. Если котельные используют уголь, то главная опасность возникает из-за поступления в атмосферу радионуклидов. Содержание в почвах Pb, V, Ag может превышать фоновые значения в 1, 5-2 раза. Суммарный показатель загрязнения для почв обычно равен 8, для снега— 64. Пыль выпадает с интенсивностью 30-100 кг-км²/сут.

В настоящее время в России подтапливается около 9 млн га земель раз­личного хозяйственного назначения (в том числе 5 млн га сельскохозяй­ственных земель и 0, 8 млн га застроенных городских территорий). Из обще­го количества городов, равного 1064, подтопление отмечается в 792 (74, 4 %), из 2 065 рабочих поселков — в 460 (22, 3 %), а также в 762 сельских населен­ных пунктах. Подтапливаются практически все крупные города: Астрахань, Волгоград, Иркутск, Москва, Нижний Новгород, Новосибирск, Омск, Рос­тов-на-Дону, Санкт-Петербург, Томск, Тюмень, Хабаровск и др. По сведе­ниям Минстроя России, площадь подтопленных городских земель в целом по Российской Федерации составляет 790 млн га (34% застроенной террито-

Рис. 5.21. Распределение отраслей промышленности по производимым ими выбросам загрязняющих веществ в атмосферный воздух: отрасли: 1 — легкая; 2 — оборонная; 3 — пищевая; 4 — химическая; 5 — дерево­обрабатывающая; 6— угольная; 7— промстройматериалы; S— газовая; 9 — машиностроение; 10 — нефтепереработка; 11 — нефтедобыча; 12 — черная металлургия; 13 — цветная металлургия; 14 — электроэнергетика

рии и 14, 4% общей площади земель в пределах городской черты). По раз­личным причинам подтапливаются территории 1252 городов и поселков.

Откачка подземных вод и нарушение установившегося гидродинами­ческого режима на территориях, пораженных древних карстом, может выз­вать нарушение устойчивости этих территорий и развитие карстово-суффо-зионных процессов, приводящих к образованию природно-техногенных во­ронок. В частности, только за последние 25 лет в северо-западной части Москвы образовалось 42 карстово-суффозионных провала. Воронки имели диаметр до 40 м и глубину — до 5-8 м.

Техногенное воздействие городов привело к значительному загрязне­нию примыкающих к ним водных систем. Так, стоки крупных рек, протека­ющих по крупным городам, на 10-20 % состоят из городских сточных вод, а мелких — иногда на 90 %. В результате в США загрязнено 72 % всех водных объектов, в Нидерландах — 92, в Швейцарии — 75, в Болгарии — 46, в Испании — 37, в Польше — 35, в Австралии — 27%.

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), от 40 до 50% заболеваний человека в наше время связаны с ростом экологического напряжения. Анализ данных по геохимической структуре " многих городов СНГ показывает отчетливую зависимость характера и количества в первую очередь детских заболеваний от степени загрязнения окружающей среды.

Для городов с очень высоким и чрезвычайно опасным уровнем загряз­нения рекомендуется:

• по результатам архитектурно-планировочной, технологической и эко­номической экспертизы вывести или перепрофилировать вредные про­изводства или ликвидировать жилые массивы в пределах промзон и в первую очередь вывести детские учреждения;

• санировать почвы путем снятия верхнего слоя почвы или ее перекрытия;

• увеличить территории рекреации.

Общая площадь озелененных территорий в городах России составляет всего 25% всех городских земель, а площадь насаждений общего пользования не превышает 2% территории городских земель. Средняя обеспеченность горожан насаждениями общего пользования составляет 10 м² на одного че­ловека, что вдвое ниже нормативного. Значительный вред зеленым насаж­дениям наносит соль, которой посыпают многие автомобильные дороги в зимний период года. Так, в Москве весной 1996 г. погибло около 250 тыс. деревьев, произрастающих вдоль основных магистралей, так как предельно допустимые концентрации калия в придорожном снеге на некоторых ули­цах были превышены почти в 40 раз, хлоридов — в 50, натрия — 60.

В зоне наибольшего по площади (около 600 км²) Московского ареала загрязнения почв отмечено накопление ртути, свинца, цинка (1-й класс опас­ности), меди, никеля (2-й класс опасности), вольфрама, ванадия (3-й класс опасности) и других токсичных веществ. Наиболее критическая ситуация сложилась в почвах центральной части Москвы и в пригородной зоне в рай­оне городов Дзержинский, Лыткарино, Электросталь. На территории Рос­сии выявлены три города, которые по суммарному показателю загрязнения почвы в городе и в радиусе от него до 5 км относятся к чрезвычайно опас­ным загрязненным. Это Мончегорск на Кольском н-ове, Ревда в Уральском регионе и Белово в Кемеровской области.

Кроме геохимической трансформации, происходит и изменение тепло­вого режима территории городов под влиянием нарушения естественного режима поглощения солнечного тепла (из-за повышенной задымленности атмосферы и экранирования значительной части их площади различными объектами), использования подземных вод в качестве охладителей систем кондиционирования воздуха, тепловыделения отдельных промышленных объектов, а также утечек нагретых вод. В результате в геологической среде урбанизированных территорий создаются зоны тепловых аномалий с пре­вышением температуры над фоном до 10 °С и более. Изменение теплового режима территории отражается на состоянии биоты и подземных вод, отри­цательно сказывается на агрессивности грунтов и грунтовых вод по отноше­нию к подземным сооружениям и коммуникациям.