Глава I.Общие экологические проблемы городов.

Экологические проблемы городов, главным образом наиболее крупных из них, связаны с чрезмерной концентрацией на сравнительно небольших территориях населения, транспорта и промышленных предприятий, с образованием антропогенных ландшафтов, очень далеких от состояния экологического равновесия.

Темпы роста населения мира в 1.5-2.0 раза ниже роста городского населения, к которому сегодня относится 40% людей планеты. За период 1939
– 1979 гг. население крупных городов выросло в 4, в средних – в 3 и малых
– в 2 раза.

Социально-экономическая обстановка привела к неуправляемости процесса урбанизации во многих странах, в том числе и у нас в России. Помимо крупных городов-миллионеров быстро растут городские агломерации или слившиеся города, примером может служить Москва, Кузбасс и другие.

Круговорот вещества и энергии в городах значительно превосходит таковой в сельской местности. Средняя плотность естественного потока энергии Земли – 180 Вт/м2, доля антропогенной энергии в нем – 0.1 Вт/м2.
В городах она возрастает до 30-40 Вт/м2.

Над крупными городами атмосфера содержит в 10 раз больше аэрозолей и в 25 раз больше газов. При этом 60-70% газового загрязнения дает автомобильный транспорт. Более активная конденсация влаги приводит к увеличению осадков на 5-10%. Самоочищению атмосферы препятствует снижение на 10-20% солнечной радиации и скорости ветра.

При малой подвижности воздуха тепловые аномалии над городом охватывают слои атмосферы в 250-400 м, а контрасты температуры могут достигать 5-6(С. С ними связаны температурные инверсии, приводящие к повышенному загрязнению, туманам и смогу.

Города потребляют в 10 и более раз больше воды в расчете на
1 человека, чем сельские районы, а загрязнение водоемов достигает катастрофических размеров. Объемы сточных вод достигают 1м2 в сутки на одного человека. Поэтому практически все крупные города испытывают дефицит водных ресурсов и многие из них получают воду из удаленных источников.

Водоносные горизонты под городами сильно истощены в результате непрерывных откачек скважинами и колодцами, а, кроме того, загрязнены на значительную глубину.

Коренному преобразованию подвергается и почвенный покров городских территорий. На больших площадях, под магистралями и кварталами, он физически уничтожается, а в зонах рекреаций – парки, скверы, дворы – сильно уничтожается, загрязняется бытовыми отходами, вредными веществами из атмосферы, обогащается тяжелыми металлами, обнаженность почв способствует водной и ветровой эрозии.

Растительный покров городов обычно практически полностью представлен “культурными насаждениями” – парками, скверами, газонами, цветниками, аллеями. Структура антропогенных фитоценозов не соответствует зональным и региональным типам естественной растительности. Поэтому развитие зеленых насаждений городов протекает в искусственных условиях, постоянно поддерживается человеком. Многолетние растения в городах развиваются в условиях сильного угнетения.

Состояние воздушного бассейна

Для большинства крупных городов характерно чрезвычайно сильное и интенсивное загрязнение атмосферы. По большинству загрязняющих агентов, а их в городе насчитывается сотни, можно с уверенностью сказать, что они, как правило, превышают предельно допустимые концентрации. Более того, поскольку в городе наблюдается одновременное воздействие множества загрязняющих агентов, их совместное действие может оказаться еще более значительным. Широко распространено мнение о том, что с увеличением размеров города, возрастает и концентрация различных загрязняющих веществ в его атмосфере, однако в действительности, если рассчитывать среднюю концентрацию загрязнений на всю территорию города, то в многофункциональных городах с населением более 100 тыс. человек она находится примерно на одном и том же уровне и с увеличением размеров города практически не возрастает. Это объясняется тем, что одновременно с увеличением объемов выбросов, возрастающих пропорционально росту численности населения, расширяется и площадь городской застройки, которая и выравнивает средние концентрации загрязнения в атмосфере.

Существенной особенностью крупных городов с населением более
500 тыс. человек является то, что с увеличением территории города и численности его жителей в них неуклонно возрастает дифференциация концентраций загрязнения в различных районах. Наряду с невысокими уровнями концентрации загрязнения в периферийных районах, она резко увеличивается в зонах крупных промышленных предприятий и, в особенности в центральных районах. В последних, несмотря на отсутствие в них крупных промышленных предприятий, как правило, всегда наблюдаются повышенные концентрации загрязнителей атмосферы. Это вызывается как тем, что в этих районах наблюдается интенсивное движение автотранспорта, так и тем, что в центральных районах атмосферный воздух обычно на несколько градусов выше, чем в периферийных, – это приводит к появлению над центрами городов восходящих воздушных потоков, засасывающих загрязненный воздух из промышленных районов, расположенных на ближней периферии. При анализе процессов загрязнения атмосферы городов весьма существенно различие между загрязнениями, производимыми стационарными и мобильными источниками. Как правило, с увеличением размера города доля мобильных источников загрязнения (в основном автотранспорта) в общем, загрязнении атмосферы возрастает, достигая 60 и даже 70%.

Проследим, каков же объем веществ выбрасывается условным городом с населением в 1млн человек в год. (Работа над такой моделью была предпринята экологами Б.Б. Прохоровым и Ю.Н. Лапиным). Первоначально в качестве базовой модели был выбран условный город с численностью населения в 1 млн. жителей, многофункциональный — в нем представлены основные виды промышленности. Для создания модели эталонного города использовались сведения о различных городах, которые с соответствующими поправками пересчитывались применительно к выбранной модели. Модель составлялась по принципу баланса: на входе — вещества, поступающие в город в виде сырья, ресурсов, пищевых продуктов, а на выходе - выбросы в атмосферу, промышленные и бытовые стоки, в природные воды и отходы, поступающие на городские свалки. Мы можем с полной уверенностью применить этот эталон и к городам Сибири, т.к. они в основном являются промышленными, то по уровню загрязнения условно их можно сопоставить с городами-миллионерами).

Таблица 1

Выбросы (в тыс.т/год) в атмосферу города с населением

1 млн. человек (1, с. 27)

|Ингредиенты атмосферных выбросов |Количество|
|Вода (пар, аэрозоль) |10800 |
|Углекислый газ |1200 |
|Сернистый ангидрид |240 |
|Окись углерода |240 |
|Пыль |180 |
|Углеводороды |108 |
|Окислы азота |60 |
|Органические вещества (фенолы, бензол, спирты, растворители, |8 |
|жирные кислоты...) | |
|Хлор, аэрозоли соляной кислоты |5 |
|Сероводород |5 |
|Аммиак |1,4 |
|Фториды (в перерасчете на фтор) |1,2 |
|Сероуглерод |1.0 |
|Цианистый водород |0,3 |
|Соединения свинца |0,5 |
|Никель (в составе пыли) |0,042 |
|ПАУ (в том числе бензапирен) |0,08 |
|Мышьяк |0,031 |
|Уран (в составе пыли) |0,024 |
| Кобальт (в составе пыли) |0,018 |
|Ртуть |0.0084 |
|Кадмий (в составе пыли) |0,0015 |
|Бериллий (в составе пыли) |0,0012 |

Существующие соотношения между стационарными и мобильными источниками загрязнения атмосферного воздуха в значительной мере определяют его характер.
Рассмотрим вначале основные стационарные источники выбросов в атмосферу. От
60% до 96% эмиссии вредных веществ приходится на производство энергии

Таблица 2

Выбросы в атмосферу электростанцией мощностью 1000МВт

(в тоннах в год).

(6, с.19)
| |Выбросы |
|Топливо |Частицы |СО |NOx |SO2 |Углеводоро|
| | | | | |ды |
|Уголь |3000 |2000 |27000 |110000 |400 |
|Нефть |1200 |700 |25000 |37000 |470 |
|Природный |500 |- |20000 |20,4 |34 |
|газ | | | | | |

Конечно, по сравнению с энергетикой глобальное загрязнение посредством химической промышленности невелико, но это тоже достаточно ощутимое локальное воздействие. Большинство органических полупродуктов и конечная продукция, применяемая или производимая в отраслях химической промышленности, изготавливается из ограниченного числа основных продуктов нефтехимии. При переработке сырой нефти или природного газа на различных стадиях процесса, например, перегонке, каталитическом крекинге, удалении серы и алкилировании, возникают как газообразные, так и растворенные в воде и сбрасываемые в канализацию отходы. К ним относятся остатки и отходы технологических процессов, не поддающиеся дальнейшей переработке.
Эти проблемы имеют место быть в большинстве промышленных городов Сибири.