Экология города ХХ века

Любой город неповторим и  оригинален не только по своей архитектуре  и местоположению, но и по особенностям производства (сочетанию отдельных  отраслей), транспортно-экономическим  связям. Изучение экологической специфики  каждого крупного города нашей страны и всего мира — задача крайне важная, но в высшей степени трудоемкая. Тем не менее, уже сегодня возникают  различные ситуации, при которых  для решения практических проблем  требуется усредненная модель города. Как в медицине анатомофизиологические параметры каждого реального пациента сравнивают с абстрактной “нормой”, полученной в результате усреднения информации об огромном количестве изученных больных и здоровых людей, так и в урбоэкологии необходим эталон “города вообще”. 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.

Атмосферные выбросы  города-миллионера

Состав промышленных и  бытовых выбросов города-миллионера, поступающих в атмосферу, весьма разнообразен.

Самая большая доля в составе  атмосферных выбросов принадлежит  воде (водяной пар и аэрозоли) и углекислому газу, затем следуют  сернистый ангидрид, окись углерода и пыль. Плотность выбросов этих веществ в год с 1 км площади  города-миллионера (в модели его  усредненная площадь - 300 км2) составляет для сернистого ангидрида и окиси  углерода около 800 т, пыли — около 500 т, а окислов азота -около 165 т. Следует подчеркнуть, что внутригодовое распределение этих выбросов достаточно неравномерно. Максимум поступлений в атмосферу отмечается в зимние месяцы, когда на полную мощность работают тепловые электростанции и котельные. Еще один важный компонент загрязнений приземного слоя атмосферы - углеводороды, которых выбрасывается ежегодно до 108 тыс. т.

Следующая группа веществ, поступающих  в воздух городов, содержится в количествах  на 1-2 порядка меньших, чем предыдущие. К этой группе относятся органические вещества (фенолы, спирты, растворители, жирные кислоты, бензол), суммарная масса которых достигает 8 тыс. т /год. Примерно в одинаковых количествах (по 5 тыс. т) выбрасываются в атмосферу сероводород и хлор в сочетании с аэрозолями соляной кислоты. Ежегодно в воздух поступает около 1 тыс. т сероуглерода, несколько больше - фторидов и аммиака.

Количество выбросов группы наиболее токсичных для человека и объектов живой природы веществ  — свинца, ртути, мышьяка, кадмия, бенз(а)пирена составляет от сотен до нескольких тонн в год.

Выбросы загрязняющих веществ  в атмосферу оставляют “свой  след на земле”. В стране ведется  систематическое наблюдение за загрязнением снежного покрова техногенными выбросами. Исследуются как фоновое загрязнение  снежного покрова, так и загрязнение  снежного покрова вокруг городов. Данные об ореолах загрязняющих веществ  вокруг городов и городских агломераций  представляют огромный интерес, так  как наглядно демонстрируют воздействие  городов на окружающие их территории, в том числе на сельскохозяйственные угодья, зоны отдыха горожан, водоемы, заповедные ландшафты и т.д. Исследования ведутся с помощью искусственных  спутников Земли “Метеор-Природа”.

Твердые и концентрированные  городские отходы

Ежегодно город-миллионер  “производит” и по преимуществу накапливает  на окружающих его территориях около 3,5 млн. т твердых и концентрированных  отходов. Концентрированные отходы представляют собой осадки, накапливающиеся  в отстойниках, и концентрат жидких отходов.

Наибольшую массу среди  городских отходов составляют зола и шлаки тепловых электростанций и котельных — около 16%. Вместе со шлаками предприятий черной и  цветной металлургии, горелой землей и пиритными огарками их удельный вес достигает 30% всех твердых отходов. В качестве примера вредного влияния  этого вида отходов можно охарактеризовать воздействие пиритных (колчеданных) огарков, получаемых в процессе производства серной кислоты. Складирование пиритных огарков требует отчуждения больших  площадей ценных земель. Атмосферные  осадки вымывают из отвалов огарков  ряд токсических веществ (например, мышьяк), которые загрязняют почву  и водоемы. Велика доля и галитовых отходов, поступающих главным образом от целлюлозно-бумажной и химической промышленности. Этот вид отходов достигает 400 тыс. т, или 11% всей массы отходов. Примерно такова доля и древесных отходов. По 10% приходится на твердые бытовые отходы и отходы сахарных заводов. Пищевая промышленность дает еще около 4% отходов.

Особенно неблагоприятное  влияние на окружающую среду оказывают  концентрированные осадки от стоков химических заводов в городе-миллионере — примерно 90 тыс. т в год.

Фосфогипс и строительный мусор составляют около 5,5% всех отходов, хлорид кальция — менее 1%, различные растворители (спирты, бензол, толуол и др.) - 2%.

Все остальные отходы, которые  город-миллионер “поставляет” в  окружающую среду в твердом или  концентрированном состоянии, по своей  массе несколько превышают 25%. Данная часть отходов может весьма неблагоприятно влиять на среду обитания людей, когда  вся эта резина, клеенка, полимерные отходы, кожа, шерсть и др. сжигаются  на городских свалках и в значительной степени превращаются в атмосферные  загрязнения.

Городские сточные  воды

Город с миллионным населением 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.).

Помимо веществ, в сточных  водах миллионного города обнаруживаются в небольших количествах весьма биологически активные химические элементы. Так, содержание фтора может достигать 400 - 1000 т, цинка - 25 т, меди - 25 т, мышьяка - 14 т и т.д. Естественно, что содержание этих веществ в сточных водах обусловлено промышленной специализацией населенного пункта (в полной мере это, конечно, относится к загрязнению атмосферного воздуха и твердым отходам).

Таким образом, сточные воды городов играют важную роль в общем  балансе веществ, поступающих в  города и удаляемых из них. “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.

Суммарное энергопотребление  городов

Города служат огромными  накопителями и выделителями энергии. В рамках принятой модели можно считать, что ежегодно город с миллионным населением потребляет энергии около 4,5Ÿ1015 кДж/год, или 1,5Ÿ1013 кДж/км2/год.

Последняя цифра несколько  превышает величину энергии, поступающей  от Солнца на 56 град. с.ш. Концентрируя большое количество энергии, часть ее города выделяют в окружающую среду. В городе температура воздуха всегда выше, чем на территориях вокруг него. Происходит это как за счет техногенной деятельности, так и за счет нагрева солнцем асфальтовых, бетонных и каменных поверхностей улиц, площадей, стен и крыш домов и т.д. В больших городах с плотной застройкой температура воздуха может повышаться до 5°С по сравнению с окружающей местностью. При сильных морозах в центре крупного города температура иногда бывает на 9-10°С выше, чем на его окраине.

Концентрация  населения вокруг городов

Общеизвестно, что рост количества городов и их численности оказали  существенное воздействие практически  на все социальные, экономические  и экологические процессы, происходящие в мире, в том числе и в  нашей стране, где интенсивная  урбанизация, связанная прежде всего, с ростом промышленности, началась с конца прошлого века и особенно усилилась в советский период. В городах России в 1897 г. проживало 15% населения, в Советском Союзе в 1939 г.- 32%, в 1959 г.- 48%, в 1989 г.- 66% населения. С 1926 по 1989 г. численность городского населения бывшего СССР увеличилась в 7,2 раза, количество городских поселений выросло более чем в 3 раза. В Российской Федерации урбанизация шла более интенсивно. В 1959 г. в городах России проживало уже 52% всего населения, а в 1989 г. - 74%. При этом, по данным известного демографа Ж.А.Зайончковской, на большей части территории страны население концентрируется вокруг больших городов, а периферийные зоны быстро его теряют. В результате расселение из относительно равномерного (на освоенных землях) превращается в “пятнистое”, когда плотно заселенные ареалы (пятна) разделяются слабо заселенными либо вовсе не заселенными пространствами.

Добавим к этому возникновение  еще одного социального и экологически значимого явления — маятниковых  миграций. Например, в рабочие дни  по утрам город “втягивает” людские  потоки из ближних и даже достаточно отдаленных поселений пригородной  зоны, а вечерами люди возвращаются обратно. По субботним, воскресным и  праздничным дням многие горожане отправляются в ближние и дальние загородные районы на отдых, а жители пригородов - в город для встреч с друзьями, развлечений и т.д. Эти потоки населения оказывают весьма существенное влияние как на жизнь города, так и на окружающие город территории. Влияние это можно рассматривать в двух планах — в урбоэкологическом и урбосоциальном. В первом случае внимание акцентируется на взаимодействии города с окружающей его территорией, составляющей с городом единую систему. Во втором - город и его окрестности рассматриваются как среда обитания проживающих там людей. Механистический вывод из урбоэкологического анализа можно проиллюстрировать таким простым примером. Под влиянием производственной и рекреационной деятельности горожан (даже если она осуществляется на достаточно высоком культурном уровне, что встречается не столь часто) интенсивно деградируют наиболее привлекательные природные комплексы - берега рек, озер, окрестности историко-культурных памятников, интересных объектов культуры. Однако гораздо более сложен и важен для функционирования города социальный аспект, связанный, в частности, с положительными и отрицательными сторонами столкновения устоявшихся особенностей городского образа жизни и черт городской культуры (со всеми ее плюсами и минусами) с зыбкими, часто маргинальными характеристиками образа жизни и культурных традиций малых городов, поселков и деревень, тяготеющих к крупному городу.

Таким образом, в рамках урбоэкологии город был нами рассмотрен как единое целое, как бы с “птичьего полета”. Но существует и совершенно иной взгляд на город - изнутри, с позиций городской экологии человека, или экологии городского населения.

Экология городского населения

Представляется весьма перспективной  гипотеза о том, что глобальный процесс  урбанизации, различным образом  протекающий в развитых и развивающихся  странах, является, по-видимому, одним  из наиболее концентрированных проявлений процесса перехода биосферы в ноосферу, со всеми вытекающими из этого  многочисленными проблемами и противоречиями. Для описания города в качестве специфического и важнейшего элемента (ячейки) формирующейся  ноосферы в нем может быть выделена совокупность фундаментальных компонент. При этом следует, видимо, руководствоваться  принципом историзма, поскольку  сложившиеся городские зоны в  регионах, традиционно освоенных  человеком, — результат длительных и многообразных природно-социальных процессов, взаимодействующих между  собой. Город сложным образом  формирует многие стороны жизнедеятельности  человека. При оценке степени экологической комфортности города имеются в виду такие, в частности, стороны жизнедеятельности горожан, как уровень социального благополучия (бюджеты семей, обеспеченность жильем, использование сферы услуг, учеба детей, состояние здоровья, качество медицинского обслуживания и социального обеспечения и т.д.), степень экологической безопасности и правовой защищенности, занятость и удовлетворенность своей работой (характером и сферой занятости, взаимоотношениями на работе, транспортной или пешеходной доступностью места работы и т.д.), наличие условий для полноценного отдыха и восстановления сип, степень полноты информационного обеспечения и существование условий для преемственности культурных традиций и др.

Важное место в ряду таких характеристик принадлежит  состоянию общественного здоровья, которое можно охарактеризовать как рядом санитарно-демографических  параметров (продолжительность жизни, общая смертность, младенческая смертность, заболеваемость, инвалидность и др.), так и рядом функций, им определяемых. Каждая приводимая ниже функция, их сбалансированность определяются социально и исторически  развившимися экосоциокультурными факторами (длительность культурных традиций, их мобильность, степень адаптивности к современным условиям, способы общего воспитания и профессионального обучения, специфика развития компонентов творческого труда и т.д.). Представляется, что к числу фундаментальных функций общественного здоровья можно отнести: