Экологические проблемы мегаполисов

© Л.Н. Блинов, И.Л. Перфилова, Л.В. Юмашева, Т.В. Соколова

 

Процесс урбанизации – рост городов – происходит интенсивно во всем мире: практически почти половина всего населения планеты проживает в городах. Развитие процессов урбанизации приводит к усложнению городской инфраструктуры. В городах значительные участки площади занимают транспорт и транспортные сооружения (автодороги, гаражи, автозаправочные станции (АЗС), станции техобслуживания (СТО), вокзалы, железные дороги, аэропорты и т.п.).

Транспортные системы проходят через все функциональные зоны города и влияют на городскую среду. По определению Н.Ф. Реймерса, «урбанистическая система (город) – это неустойчивая природно-антропогенная система, состоящая из архитектурно- строительных объектов и резко нарушенных естественных экологических систем» [1].

В России доля городского населения к настоящему времени составляет 74%, т.е. в России более 100 млн человек проживает в городах. К 2050 г. доля городского населения в развитых странах вырастет в среднем с 75% до 86%, в развивающихся – с 45% до 66%. Более 160 городов мира имеют население свыше 1 млн человек. К числу крупнейших городов мира, в каждом из которых проживает более 10 млн человек (таких как Мехико, Токио, Сан-Паулу, Буэнос-Айрес, Шанхай, Сеул, Стамбул, Мумбаи, Карачи, Дели, Манила, Дакка, Нью-Йорк) относится и столица России – Москва. Люди стремятся в города, хотя там они не всегда могут найти средства для поддержания своего существования, поскольку города чисто экономически не способны обеспечить всем работу, жилье, воду, санитарные и другие хотя бы элементарные удобства и условия жизни. Проблемы мегаполиса связаны в первую очередь с его неблагоприятной экологической обстановкой. На здоровье жителя мегаполиса существенно влияет городская среда. С медико-биологической точки зрения следствием влияния экологических факторов городской среды являются: акселерация (общее увеличение роста и массы людей по сравнению с предшествующими поколениями). Причиной акселерации является достаточное и полноценное питание, нарушение биоритмов (продление светового дня за счёт электроосвещения, многочисленные профессии, связанные с бодрствованием в ночное время, сменный график работы, ведение ночного образа жизни и т.п.); аллергизация (нарушение иммунной системы, связанное с появлением новых веществ – загрязнителей, с которыми человек ранее не сталкивался в процессе эволюции); рост онкологических заболеваний (радиоактивное заражение, содержание канцерогенов в атмосферном воздухе, воде и пище, действие сильных электромагнитных полей; ожирение (переедание, гиподинамия, неправильное питание и неправильный образ жизни); абиологические тенденции образа жизни (употребление наркотиков, токсикомания, алкоголизм, курение, компьютеромания и интернет-зависимость). Город состоит из нескольких функциональных зон: промышленных, являющихся основными загрязнителями окружающей среды; селитеб (территорий сосредоточения микрорайонов, домов, административных зданий и т.п.) и лесопарковых зон. Внутри города находятся многочисленные городские парки, скверы, зеленые насаждения есть также вокруг жилых зданий. В отличие от естественных лесных сообществ и лесопарков городские зеленые насаждения не являются саморегулируемыми системами и требуют постоянного ухода. Сегодня на планете около 400 крупных промышленных городов, выбросы которых составляют: аэротехногенные – 2,5 млрд т/год; аэрозоли приблизительно 1 млрд т/год; твердые отходы – 3 млрд т/год; жидкие стоки – более 500 км³ /год. За последние 100 лет потребность городов в воде увеличилась в 10 раз, а в таких больших городах, как Париж, Рим, Москва, Берлин, Нью-Йорк – более чем в 100 раз. Соответственно возрастают сбросы промышленных и коммунально-бытовых сточных вод, очистка которых является одной из наиболее 839 серьезных и до конца пока нерешенных проблем в современном мире. Первые места по качеству окружающей среды занимают Осло, Дублин, Хельсинки, Амстердам, Гамбург, Стокгольм, последнее – Анкара, Афины, Стамбул. Больше всего зелёных насаждений на одного жителя приходится в Дублине, Лондоне, Париже, Мюнхене, Берлине, Мадриде, Брюсселе, Барселоне и Лиссабоне. Наиболее тревожная ситуация сложилась в таких городах как Мехико, Бангкок, Афины, Милан и Флоренция. В число грязных городов мира попали и Москва, и Санкт-Петербург.

Основными источниками загрязнения воздуха в больших городах являются: автотранспорт, тепловые электростанции (ТЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), промышленные предприятия, а также мусоросжигающие заводы.

Автотранспорт – это основной источник загрязнения воздуха в крупных городах. На его долю приходится от 40 до 90 % всех загрязнений. В выхлопных газах автомобилей содержатся оксиды углерода (II) СО и (1V) СО₂; оксиды азота NOx, оксиды серы SOx, углеводороды CxHy, другие органические соединения, сажа С, а также соединения свинца Pb, которые добавляют в бензин. (Сегодня во многих промышленно развитых странах добавлять соединения свинца в бензин запрещено). Высока концентрация и мелких взвешенных частиц, которые появляются в воздухе также благодаря автотранспорту, особенно с дизельным двигателем, и износу дорожного полотна. В атмосферу попадает в 20 и более раз больше вредных веществ при работе двигателей на холостом ходу, а также при разгоне и торможении автомобиля, чем во время его движения с постоянной скоростью. Большинство ТЭС и ТЭЦ работают на природном топливе. При сжигании угля, газа, нефтепродуктов в атмосферу попадают оксиды серы и азота, большое количество углекислого газа, а также оксиды углерода и твердые частицы. Разные промышленные предприятия в зависимости от их профиля кроме вышеперечисленных соединений загрязняют атмосферу целым «букетом» других химических соединений. Специальные фильтры, которые устанавливают на заводские трубы, позволяют значительно снизить количество вредных выбросов в атмосферу. Много загрязнений попадает в воздух при сжигании мусора. Из этих загрязнителей наиболее опасными являются диоксины. По современным технологиям перед сжиганием мусор необходимо сортировать (отдельно – бумагу, отдельно – изделия из пластмасс и т.д.), что в большинстве случаев не выполняется. При раздельном сжигании мусора для каждого вида отходов применяется «своя» технология. В этом случае в атмосферу поступает значительно меньше диоксинов и других загрязнителей. Известно, что диоксины долго не выводятся из организма человека, а постепенно в нем накапливаются. Воздух больших городов также загрязнен пылью. Действие пыли на здоровье человека зависит от ее физико-химических свойств: химического состава, концентрации в воздухе, размеров частиц (дисперсности), их твердости и т.д. Наиболее опасна для здоровья человека мелкодисперсная пыль с размерами частиц от 2 до 5 мкм. Эти частицы пыли находятся в воздухе и вместе с ним попадают в дыхательные пути человека. Пыль вызывает заболевания дыхательных путей. По оценкам международных экспертов, в Москве и Санкт-Петербурге весьма негативные показатели загрязнения воздуха и окружающей среды. Москва – пример города сильного геохимического загрязнения, весь исторический центр которого загрязнен тяжелыми металлами: цинком, свинцом, кадмием, медью, никелем, хромом. Тяжелые металлы обнаружены также в почве, в листьях деревьев, траве газонов, в детских песочницах и в опавших листьях. По содержанию тяжелых металлов почвы относятся к категории «чрезвычайно опасных»: среднее содержание цинка выше фонового значения в 16 раз, меди – в 14, свинца – в 12, хрома – в 5, кадмия – в 4 раза. Основным источником тяжелых металлов являются не только автотранспорт и промышленные предприятия, но и разрушающиеся старые покрытия стен зданий. Минеральные краски представляют собой смесь оксидов тяжелых металлов или солей сложного состава, в первую очередь свинца (вспомним свинцовые белила). Выветривающиеся окрашенные поверхности являются вторичным источником загрязнения атмосферного воздуха токсичной пылью. Старая штукатурка содержала асбест, при ее истирании он играет роль канцерогена в окружающей среде.

Экологическая ситуация в Санкт-Петербурге, как и в других городах страны, далека от идеальной. Санкт-Петербург – второй по численности населения (5 млн чел.) и объемам производства город России.

К негативным факторам можно отнести: загрязненность воздуха, перенаселенность, шум, – все эти факторы приводят к ухудшению качества жизни в городе и ухудшению состояния здоровья петербуржцев. В Санкт-Петербурге на долю автотранспортных источников приходится около 90% выбросов загрязняющих веществ. Из официального Доклада Комитета по охране окружающей среды, природопользования и экологической безопасности Санкт-Петербурга следует, что суммарный выброс загрязняющих веществ в нашем городе пока только растет [2]. В частности, увеличение наблюдается по таким показателям, как оксид углерода, летучие органические соединения и др. По диоксиду азота, например, который содержится в выхлопных газах автомобилей, предельно-допустимая концентрация в воздухе превышена в 20 раз. Сейчас в Петербурге на одного человека приходится 60-75 кг вредных веществ. В городе расположено около 2 тыс. предприятий, преимущественно водоресурсоэнергоемких и экологически опасных. Особенно загрязнен воздух Центрального, Адмиралтейского, Красногвардейского, Невского районов, где имеются ряд крупных промышленных, в том числе химических предприятий [3]. Несколько лучше ситуация в Калининском, Приморском районах, которые продуваются ветрами с Финского залива. Категория «грязной среды» для атмосферного воздуха и водных объектов характеризуется постоянным превышением значений загрязнения выше установленных норм.

Возможно, разовое экстремальное загрязнение или превышение норм в десятки раз. К этой категории для атмосферного воздуха относится вся территория г. Санкт-Петербурга и его окрестностей. Для водных объектов к этой категории относится прибрежная часть Финского залива, выходящая за пределы дамбы до острова Котлин (г. Кронштадт). Категория «загрязненная среда» характеризуется отдельными превышениями норм. Экстремальные загрязнения, как правило, не наблюдаются. Зоны этого загрязнения формируются под действием рассеивания воздушных выбросов и разбавления загрязненных вод, а также под воздействием мелких источников загрязнения. В окрестностях города для атмосферного воздуха эта зона узкой полосой окаймляет «грязную среду», захватывая территории пригородных городов по линии: Петродворец – Гатчина – Колпино – Кировск – Всеволожск. К этой категории относятся воды Ладожского озера – основного источника водоснабжения города – и воды Финского залива. При загрязнении почвы четко фиксируются источники загрязнения: автотранспорт и крупные промышленные предприятия, а также топливно-энергетические объекты, расположенные на городской территории. Наиболее широко развито загрязнение серой, которое захватывает территорию города и его окрестностей. Органические соединения (нефтепродукты, синтетические моющие средства, пестициды, фенолы и др.) локализуются в пределах всего города. Загрязнение почв тяжелыми металлами (медь, никель, кобальт, ртуть, хром и др.) наблюдается в районах городской застройки. Заражение почв нитратами в пригородных районах связано с избыточным внесением минеральных удобрений. Под Петербургом действуют несколько крупных полигонов твердых бытовых отходов, образующихся ежегодно в количестве 1700 тыс. тонн в результате деятельности населения, организаций и предприятий города. В мае 2012 г. городским правительством принята региональная целевая программа по обращению с твердыми бытовыми и промышленными отходами в Санкт-Петербурге на период 2012-2020 гг. [4].

На здоровье жителей городов существенное влияние оказывают также шумовое загрязнение, электромагнитные поля, ионизирующее излучение. Шумовое загрязнение – одна из форм загрязнения окружающей среды, которая заключается в увеличении уровня шума сверх природного фона и дей- ствует отрицательно на человека и другие живые организмы. Уровень шума измеряют в децибелах (децибел (дБ) – единица, выражающая степень звукового давления). Для человека практически безвреден уровень шума в 20-30 дБ (естественный шумовой фон). Шум бывает бытовой, производственный, промышленный, транспортный, шум уличного движения, авиационный и т.д. Основным источником городского шума служат промышленные предприятия: энергетические установки, компрессорные станции, металлургические заводы. Значителен также шум автотранспорта. Шум экологический – один из видов физического загрязнения окружающей среды, который заключается в увеличении уровня шума сверх природного фона и действует отрицательно на человека и другие живые организмы. Допустимая граница уровня шума для человека составляет 80 дБ. Звук в 130 дБ вызывает болевое ощущение, а в 150 – становится непереносимым. Допустимый шум уличного движения у стен домов должен составлять днем – 50, а ночью – 40 дБ. Общий уровень шума в жилых помещениях не должен превышать днем 40, а ночью – 30 дБ. Наш город занимает пятое место среди шумных городов мира: средний показатель шума в городе выше нормы и составляет 60 дБ, выше нас Москва, Тольятти, Афины и Париж [5].

Самыми шумными районами города являются: Центральный, Адмиралтейский, Фрунзенский, Кировский, Петроградский и др. В настоящее время по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), шумовые раздражения относят к важным причинам расстройства сна, возникновению синдрома хронической усталости, сонливости, снижению умственной активности, росту сердечно-сосудистых заболеваний, ухудшению зрения, повышению утомляемости. Увеличение количества автомобилей приводит к резкому повышению уровня шумового загрязнения. Шум больших городов сокращает жизнь человека на 8-10 лет. Уменьшить негативное влияние шума большого города на организм человека позволяет шумозащита – комплекс мероприятий по снижению шума: установка звукоизолирующих кожухов на оборудовании, всевозможных глушителей, создание на автотрассах акустических экранов, шумозащитных зон, установка стеклопакетов в окнах зданий, укладка шумопоглощающего пористого асфальта, высаживание древесных и кустарниковых насаждений вдоль автомагистралей и т.д.

В городских условиях существует огромное количество электромагнитных полей (ЭМП): телевизоры, видеомагнитофоны, компьютеры, всевозможные телефоны, СВЧ-печи, радиоприемники и радиопередатчики, короче, все электроприборы, которыми пользуется человек в повседневной жизни. Крупными источниками сильных ЭМП в городе являются радиолокационные и радиорелейные телевизионные станции, трансформаторные станции, энергосиловые установки, высоковольтные линии электропередачи, трамвайные и троллейбусные линии, проложенные под землей телефонные, телевизионные, электрические кабельные сети, тепло-, водоканализационные и другие технические сооружения – линии метрополитена, силовые подстанции. В городе возникают зоны с блуждающими кольцевыми электрическими токами и полями, создаваемая напряженность ЭМП в десятки и даже сотни раз превышает естественный электромагнитный фон пригородной зеленой зоны или сельской местности. Электромагнитные поля в городах (особенно высоковольтные линии электропередачи) представляют серьезную опасность для здоровья, поскольку при длительном воздействии на человека они способны вызвать рак, лейкемию, опухоли мозга, рассеянный склероз и другие тяжелые заболевания.

Существенное влияние на человека оказывают и электростатические поля. На поверхности таких материалов, как линолеум, пластиковые плитки, ковры, паласы, занавесы, шторы, обои, лакированные и полированные покрытия накапливаются электрические заряды (потенциал поля может доходить до 3-10 тыс. В). Основной вклад в облучение населения вносят природные (естественные) источники ионизирующего облучения и искусственные источники. Это излучение связано с содержанием радионуклидов в земных породах и изготовленных из них строительных материалов. Поступление долгоживущих естественных радионуклидов в организм человека связано с вдыхаемым воздухом, пищей и водой. Естественное облучение обычно не представляет никакой опасности для человека. Облучение в медицине применяется с целью диагностики и лечения заболеваний.

Радиоактивное излучение применяется в медицине и научных исследованиях, однако превышение допустимых доз приводит к возникновению злокачественных новообразований и генетических мутаций. Очевидно, что загрязнение радионуклидами ряда территорий крупных мегаполисов может значительно превышать природный фон и даже природные аномалии. Следует помнить, что даже сравнительно небольшое, но постоянное радиоактивное облучение представляет генетическую опасность. К тому же доза облучения суммируется и может достигнуть критических величин. Потенциальную опасность для жителей города Санкт-Петербург может представлять лишь Ленинградская атомная электростанция (АЭС), расположенная всего в 80 км от города.

Для охраны мегаполисов предусмотрена система мер для сохранения и оздоровления среды обитания, труда и отдыха людей, так называемый санитарно-экологический контроль, который включает в себя оценку состояния качества окружающей среды:

♦ определение шума, вибрации, электромагнитного и ионизирующего излучения (радон), радиоактивного загрязнения и их соответствие допустимым нормам;

♦ контроль воздушного пространства и его соответствие требованиям по содержанию пыли, аллергенов, патогенных микробов, неприятных запахов, тяжелых металлов, органических веществ, оксидов серы, азота, углерода, смога, кислотных и радиоактивных осадков. Например, в Санкт-Петербурге действует 21 автоматическая станция мониторинга атмосферного воздуха;

♦ контроль водных объектов и их соответствия требованиям по содержанию тяжелых металлов, органических веществ, нефтепродуктов, синтетических соединений, механических примесей, патогенных микроорганизмов, кислот, щелочей и т. д.;

♦ контроль геохимического заражения в почвах, в том числе снежного покрова [6].

Как следует из всего сказанного, несмотря на впечатляющие достижения человечества, острота экологических проблем на данном этапе развития общества нарастает. Правительство России, как и администрация нашего города, проводят целый ряд мероприятий по решению экологических проблем. Однако важно не только решать экологические проблемы, но и не допускать их возникновения.

 

Литература:

1. Реймерс Н.Ф. Природопользование: словарь-справочник. – М.: Мысль, 1990. – 637 с.

2. Петербург занял третье место в рейтинге городов с самым грязным воздухом (http://www.dp.ru/a/2013/08/06/Peterburg_zanjal_trete_me/).

3. Под редакцией Д.А. Голубева, Н.Д. Сорокина. Доклад об экологической ситуации в Санкт-Петербурге // Официальный портал администрации СПб. – СПб: ООО «Сезам-принт», 2011.

4. Региональная целевая программа по обращению с твердыми бытовыми и промышленными отходами в Санкт-Петербурге на период 2012 - 2020 годов. (http://gov.spb.ru/static/writable/creditor/ № 524).

5. Денис Аксенов. Мы живем в 60 децибелах

(http: /www. mr7.ru/story/top/2007/12/12/story_2884.html).mr7.ru)

6. Блинов Л.Н., Перфилова И.Л., Юмашева Л.В.. Экологические основы природопользования. Учебник для ссузов. – М.: Дрофа, 2010. – 208 с.