ГОРОДСКИЕ И ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ
Общая характеристика городских экосистем.
Городские экосистемы гетеротрофны, доля солнечной энергии,
фиксированная городскими растениями или солнечными батареями,
расположенными на крышах домов, незначительна. Основные источники энергии
для предприятий города, отопления и освещения квартир горожан расположены
за его пределами. Это — месторождения нефти, газа, угля, гидро- и атомные
электростанции.
Город потребляет огромное количество воды, лишь незначительную часть
которой человек использует для непосредственного употребления. Основную
часть воды тратят на производственные процессы и на бытовые нужды. Личное
потребление воды в городах составляет от 150 до 500 л в сутки, а с учетом
промышленности на одного гражданина приходится до 1000 л в сутки.
Использованная городами вода возвращается в природу в загрязненном
состоянии — она насыщена тяжелыми металлами, остатками нефтепродуктов,
сложными органическими веществами, подобными фенолу, и т.д. В ней могут
содержаться болезнетворные микроорганизмы. Город выбрасывает в атмосферу
ядовитые газы, пыль, концентрирует на свалках токсичные отходы, которые с
потоками весенней воды попадают в водные экосистемы.
Растения, в составе городских экосистем растут в парках, садах, на
газонах, их главное назначение — регулирование газового состава атмосферы.
Они выделяют кислород, поглощают диоксид углерода и очищают атмосферу от
вредных газов и пыли, попадающих в неё при работе промышленных предприятий
и транспорта. Растения имеют также большое эстетическое и декоративное
значение.
Животные в городе представлены не только обычными в естественных
экосистемах видами (в парках живут птицы: горихвостка, соловей, трясогузка;
млекопитающие: полевки, белки и представители других групп животных), но и
особой группой городских животных — спутников человека. В её составе —
птицы (воробьи, скворцы, голуби), грызуны (крысы и мыши), и насекомые
(тараканы, клопы, моль). Многие животные, связанные с человеком, питаются
отбросами на помойках (галки, воробьи). Это санитары города. Разложение
органических отходов ускоряют личинки мух и другие животные и
микроорганизмы.
Главная особенность экосистем современных городов в том, что в них
нарушено экологическое равновесие. Все процессы регулирования потоков
вещества и энергии человеку приходится брать на себя. Человек должен
регулировать как потребление городом энергии и ресурсов — сырья для
промышленности и пищи для людей, так и количество ядовитых отходов,
поступающих в атмосферу, воду и почву в результате деятельности
промышленности и транспорта. Наконец, он определяет и размеры этих
экосистем, которые в развитых странах, а последние годы и в России, быстро
«расползаются» за счет загородного коттеджного строительства. Районы
низкоэтажной застройки уменьшают площадь лесов и сельскохозяйственных
угодий, их «расползание» требует строительства новых шоссейных дорог, что
уменьшает долю экосистем, способных производить продукты питания и
осуществлять круговорот кислорода.Промышленное загрязнение среды.
В городских экосистемах наиболее опасно для природы промышленное
загрязнение.
Химическое загрязнение атмосферы. Этот фактор относится к числу
наиболее опасных для жизни человека. Наиболее распространенные загрязнители
— сернистый газ, оксиды азота, оксид углерода, хлор, и др. В некоторых
случаях из двух или относительно нескольких относительно не опасных
веществ, выброшенных в атмосферу, под влиянием солнечного света могут
образоваться ядовитые соединения. Экологи насчитывают около 2000
загрязнителей атмосферы.
Главные источники загрязнения — ТЭС. Сильно загрязняют атмосферу также
котельные, нефтеперерабатывающие предприятия и автотранспорт.
Химическое загрязнение водоемов. Предприятия сбрасывают в водоемы
нефтепродукты, соединения азота, фенол и многие другие отходы
промышленности. При добыче нефти водоемы загрязняются засоленными видами,
нефть и нефтепродукты также разливаются при транспортировке. В России от
нефтяного загрязнения более всего страдают озера Севера Западной Сибири. За
последние годы возросла опасность для водных экосистем бытовых стоков
городской канализации. В этих стоках повысилась концентрация моющих
средств, которые микроорганизмы разлагают с трудом.
Пока количество загрязнителей, выбрасываемых в атмосферу или
сбрасываемых в реки, невелико, экосистемы сами в состоянии справиться с
ними. При умеренном загрязнении вода в реке становится практически чистой
через 3-10 км от источника загрязнения. Если загрязнителей слишком много,
экосистемы не могут с ними справиться и начинаются необратимые последствия.
Вода становится непригодной для питья и опасной для человека. Не годится
загрязненная вода и для многих отраслей промышленности.
Загрязнение поверхности почвы твердыми отходами. Городские свалки
промышленного и бытового мусора занимают большие площади. В составе мусора
могут оказаться ядовитые вещества, такие, как ртуть или другие тяжелые
металлы, химические соединения, которые растворяются в дождевых и снеговых
водах и затем попадают в водоемы и грунтовые воды. Могут попасть в мусор и
приборы, содержащие радиоактивные вещества.
Поверхность почвы может быть загрязнена золой, оседающей из дыма ТЭЦ,
работающих на угле, предприятий по производству цемента, огнеупорного
кирпича и т.д. Для предотвращения этого загрязнения на трубах устанавливают
специальные пылеуловители.
Химическое загрязнение грунтовых вод. Токи грунтовых вод перемещают
промышленные загрязнения на большие расстояния, и не всегда можно
установить их источник. Причиной загрязнения может быть вымывание токсичных
веществ дождевыми и снеговыми водами с промышленных свалок. Загрязнение
подземных вод происходит и при добыче нефти современными методами, когда
для повышения отдачи нефтяных пластов в скважины повторно закачивают
соленую воду, поднявшуюся на поверхность вместе с нефтью при её откачке.
Засоленные воды попадают в водоносные горизонты, вода в колодцах
приобретает горький вкус и оказывается не пригодной для питья.
Шумовое загрязнение. Источником шумового загрязнения может быть
промышленное предприятие или транспорт. Особенно сильный шум производят
тяжелые самосвалы и трамваи. Шум влияет на нервную систему человека, и
потому в городах и на предприятиях проводятся мероприятия по шумозащите.
Железнодорожные и трамвайные линии и дороги, по которым проходит грузовой
транспорт, нужно выносить из центральных частей городов в малонаселенные
районы и создавать вокруг них зеленые насаждения, хорошо поглощающие шум.
Самолеты не должны летать над городами.
Шум измеряют децибелах. Тиканье часов — 10 дб, шепот — 25, шум от
оживленной магистрали — 80, шум самолета при взлете — 130 дб. Болевой порог
шума — 140 дб. На территории жилой застройки днем шум не должен превышать
50-66 дб.
Также к загрязнителям относят: загрязнение поверхности почвы отвалами
вскрышных пород и золы, биологическое загрязнение, тепловое загрязнение,
радиационное загрязнение, электромагнитное загрязнение.СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ
Загрязнение атмосферы. Если принять за единицу загрязненность воздуха
над океаном, то над селами она выше в 10 раз, над небольшими городами — в
35 раз, а над большими городами — в 150 раз. Толщина слоя загрязненного
воздуха над городом составляет 1,5 — 2 км.
Наиболее опасными загрязнителями являются бенз-а-пирен, диоксид
азота, формальдегид, пыль. В Европейской части России и на Урале в среднем
в течении года на 1 кв. км выпадало свыше 450 кг атмосферных загрязнителей.
По сравнению с 1980 г.. количество выбросов диоксида серы выросло в 1.5
раза; 19 млн. т атмосферных загрязнителей выбросил в атмосферу
автомобильный транспорт.
Сброс сточных вод в реки составил 68,2 куб. км при постпотреблении
105,8 куб. км. Потребление воды промышленностью составляет 46%. Доля
неочищенных сточных вод с 1989 г. уменьшается и составляет 28%.
Вследствие преобладания западных ветров Россия получает от западных
соседей в 8-10 раз больше атмосферных загрязнителей, чем отправляет к ним.
Кислотные дожди отрицательно повлияли на половину лесов Европы,
начался процесс усыхания лесов и в России. В Скандинавии из-за кислотных
осадков, поступающих из Великобритании и ФРГ, погибло уже 20.000 озер. Под
влиянием кислотных дождей гибнут памятники архитектуры.
Вредные вещества, выходящие из дымовой трубы высотой 100 м,
рассеиваются в радиусе 20 км, высотой 250 м — до 75 км. Труба — чемпион
построена на медно-никелевом комбинате в г. Садбери (Канада) и имеет высоту
более 400 м.
Разрушающие озоновый слой хлорфторуглероды (ХФУ) попадают в атмосферу
из газов охладительных систем (в США — 48%, а в остальных странах — 20%),
от использования аэрозольных баллончиков (в США — 2%, а несколько лет назад
их продажу запретили; в других странах — 35%), растворителей, используемых
в химчистках (20%) и при производстве пенопластов, включая стайроформ (25-
30%).
Основной источник фреонов, разрушающих озоновый слой — промышленные
холодильники — рефрижераторы. В обычном бытовом холодильнике 350 г фреона,
а в промышленных — десятки килограммов. Рефрижераторное хозяйство только в
Москве ежегодно использует 120 т фреона. Значительная часть его из-за
несовершенства оборудования оказывается в атмосфере.
Загрязнение пресноводных экосистем. В Ладожское озеро — резервуар
питьевой воды для шестимиллионного Санкт-Петербурга — в 1989 г. было
сброшено со сточными водами 1,8 т фенолов, 69,7 т сульфатов, 116,7 т
синтетических поверхностно-активных веществ (ПАВ).
Загрязняет водные экосистемы и речной транспорт. На озере Байкал,
например, плавают 400 судов разного размера, они сбрасывают в воду около 8
т нефтепродуктов в год.
На большинстве предприятий России токсичные отходы производства или
сбрасывают в водоемы, отравляя их, или накапливают, не перерабатывая,
нередко в огромных количествах. Эти скопления смертоносных отходов можно
назвать «экологическими минами», при прорыве дамб они могут оказаться в
водоемах. Пример такой «экологической мины» — Череповецкий химический
комбинат «Аммофос». Его отстойник занимает площадь 200 га и содержит 15
млн. т отходов. Дамбу, которая огораживает отстойник, ежегодно поднимают на
4 м. К сожалению «череповецкая мина» — не единственная.
В развивающихся странах ежегодно умирает 9 млн. человек. К 2000 г.
питьевой воды не будет хватать более чем 1 млрд. человек.
Загрязнение морских экосистем. В Мировой океан сброшено около 20 млрд.
т мусора — от бытовых стоков до радиоактивных отходов. Каждый год на каждый
1 кв. км водной поверхности добавляют еще по 17 т мусора.
Ежегодно в океан выливается более 10 млн. т нефти, которая образует
пленку, покрывающую 10-15% его поверхности; а 5 г нефтепродуктов
достаточно, чтобы затянуть пленкой 50 кв. м водной поверхности. Эта пленка
не только уменьшает испарение и поглощение диоксида углерода, но и вызывает
кислородное голодание и гибель икры и молоди рыб.
Радиационное загрязнение. Предполагают, что к 2000 г. в мире накопится
1 млн. куб. м высокоактивных радиоактивных отходов.
Естественный радиоактивный фон воздействует на каждого человека, даже
на того, который не соприкасается в работе с АЭС или ядерным оружием. Все
мы за свою жизнь получаем определенную дозу радиации, 73% которой
приходится на излучения природных тел (например, гранита в памятниках,
облицовке домов и пр.), 14% — на медицинские процедуры ( в первую очередь
от посещения рентгеновского кабинета) и 14% — на космические лучи.
За жизнь (70 лет) человек может без большого риска, набрать радиацию в
35 бэр (7 бэр от естественных источников, 3 бэра от космических источников
и рентгеновских аппаратов). В зоне Чернобыльской АЭС в наиболее
загрязненных участках можно получить до 1 бэра за час. Мощность излучения
на кровле в период тушения пожара на АЭС достигала 30.000 рентген в час и
потому без радиационной защиты (свинцового скафандра) смертельную дозу
облучения можно было получить за 1 минуту.
Часовая доза радиации, смертельная для 50% организмов, составляет 400
бэр для человека, 1000-2000 — для рыб и птиц, от 1000 до150.000 — для
растений и 100.000 бэр для насекомых. Таким образом, самое сильное
загрязнение — не помеха для массового размножения насекомых. Из растений
наименее устойчивы к радиации деревья и наиболее устойчивы травы.
Загрязнение бытовым мусором. Количество накапливающегося мусора
постоянно растет. Сейчас его на каждого горожанина приходится от 150 до 600
кг в год. Больше всего мусора производят в США (520 кг в год на одного
жителя), в Норвегии, Испании, Швеции, Нидерландах — 200-300 кг, а в Москве
— 300-320 кг.
Для того чтобы в природной среде разложилась бумага, требуется от 2
до10 лет, консервная банка — более 90 лет, фильтр от сигареты — 100 лет,
полиэтиленовый пакет — более 200 лет, пластмасса — 500 лет, стекло — более
1000 лет.Способы уменьшения вреда от химических загрязнений
Самые распространенные загрязнения — химические. Существует три
основных способа уменьшения вреда от них.
Разбавление. Даже очищенные стоки необходимо разбавлять в 10 раз (а
неочищенные — в 100-200 раз). На предприятиях сооружают высокие трубы,
чтобы выбрасываемые газы и пыль рассеивались равномерно. Разбавление —
малоэффективный способ уменьшения вреда от загрязнения, допустимый лишь как
временная мера.
Очистка. Это основной способ уменьшения выбросов вредных веществ в
окружающую среду в России сегодня. Однако в результате очистки образуется
много концентрированных жидких и твердых отходов, которые также приходится
хранить.
Замена старых технологий новыми — малоотходными. За счет более
глубокой переработки удается снизить количество вредных выбросов в десятки
раз. Отходы от одного производства становятся сырьем для другого.
Образные названия этим трем способам уменьшения загрязнения окружающей
среды дали экологи ФРГ: «удлини трубу» (разбавление рассеиванием), «заглуши
трубу» (очистка) и «завяжи трубу узлом» (малоотходные технологии). Немцы
восстановили экосистему Рейна, который долгие годы был сточной канавой,
куда сбрасывались отходы промышленных гигантов. Это удалось сделать только
в 80-е годы, когда, наконец, «завязали трубу узлом».
Уровень загрязнения среды в России еще очень высок, и экологически
неблагоприятная обстановка, опасная для здоровья населения, сложилась почти
в 100 городах страны.
Некоторое улучшение экологической ситуации в России достигнуто
благодаря улучшению работы очистных сооружений и падению производства.
Дальнейшего уменьшения выбросов ядовитых веществ в окружающую среду можно
добиться, если внедрить менее опасные малоотходные технологии. Однако,
чтобы «завязать трубу узлом», необходимо обновление оборудования на
предприятиях, что требует очень больших вложений и потому будет проводиться
постепенно.Заключение
Города и промышленные объекты (нефтепромыслы, карьеры для разработок
угля и руды, химические и металлургические комбинаты) работают за счет
энергии, которая поступает из других промышленных экосистем
(энергетического комплекса), и их продукция — не растительная и животная
биомасса, а сталь, чугун и алюминий, различные машины и приборы,
строительные материалы, пластмассы и многое другое, чего нет в природе.
Сейчас города — «паразиты» биосферы, они не могут обеспечить себя энергией
и ресурсами и в их экосистемах никогда не возникает экологическое
равновесие. Но отказаться от городов человечество не может, и потому
главная задача экологии — это уменьшить вредное влияние городов на
естественные и сельскохозяйственные экосистемы и обеспечить в них условия
для жизни главного звена этой искусственной экосистемы — человека.
Проблемы экологии городов — это в первую очередь проблемы уменьшения
выбросов в окружающую среду различных загрязнителей и защита от городов
воды, атмосферы, почвы. Их решают путем создания новых малоотходных
технологий и производственных процессов и эффективных очистных сооружений.
Большую роль в смягчении влияния факторов городской среды на человека
играют растения. Зеленые насаждения улучшают микроклимат, улавливают пыль и
газы, благотворно влияют на психическое состояние горожан.[pic]
Литература:
Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Экология России. Учебник из Федерального
комплекта для 9 — 11 классов общеобразовательной школы. Изд. 2-е, перераб.
И доп. — М.: АО МДС, 1996. — 272 с ил.
