Контрольная работа: Современные проблемы охраны окружающей среды

Экологические проблемы городов

Нередко считают, что экологическое состояние городов заметно ухудшилось в последние десятилетия в результате бурного развития промышленного производства. Но это – заблуждение. Экологические проблемы городов возникли вместе с их рождением. Города древнего мира отличались большой скученностью населения. Например, в Александрии плотность населения в I–II вв. достигала 760 человек, в Риме – 1500 человек на 1 га (для сравнения скажем, что в центре современного Нью-Йорка живет не более 1 тыс. человек на 1 га). Ширина улиц в Риме не превышала 1,5–4, в Вавилоне – 1,5–3 м. Санитарное благоустройство городов было на чрезвычайно низком уровне. Все это приводило к частым вспышкам эпидемий, пандемий, при которых болезни охватывали всю страну, а то и несколько соседних стран. Первая зарегистрированная пандемия чумы (она вошла в литературу под названием «Юстиниановой чумы») возникла в VI в. в Восточной Римской империи и охватила многие страны мира. За 50 лет чума унесла около 100 млн человеческих жизней.

Сейчас трудно даже представить, как древние города с их многотысячным населением могли обходиться без общественного транспорта, без уличного освещения, без канализации и других элементов городского благоустройства. И, наверное, не случайно именно в те времена у многих философов стали возникать сомнения относительно целесообразности существования больших городов. Аристотель, Платон, Гипподам Милетский, позднее Витрувий неоднократно выступали с трактатами, в которых рассматривались вопросы оптимальных размеров поселений и их устройства, проблемы планировки, строительного искусства, архитектуры и даже взаимосвязи с природной средой.

Средневековые города уже значительно уступали по размерам своим классическим собратьям и редко насчитывали более нескольких десятков тысяч жителей. Так, в XIV в. население наиболее крупных европейских городов – Лондона и Парижа – составляло соответственно 100 и 30 тыс. жителей. Однако экологические проблемы городов не стали менее острыми. По-прежнему главным бичом оставались эпидемии. Вторая пандемия чумы – «Черная смерть» – вспыхнула в XIV в. и унесла почти треть населения Европы.

С развитием промышленности стремительно растущие капиталистические города быстро превзошли по численности населения своих предшественников. В 1850 г. миллионный рубеж перешагнул Лондон, затем Париж. К началу XX в. в мире было уже 12 городов – «миллионеров» (в том числе два в России). Рост крупных городов шел все более высокими темпами. И снова как самое грозное проявление дисгармонии человека и природы начались одна за другой вспышки эпидемий дизентерии, холеры, брюшного тифа. Реки в городах были чудовищно загрязнены. Темзу в Лондоне стали называть «черной рекой». Зловонные водотоки и водоемы в других крупных городах становились источниками кишечно-желудочных эпидемий. Так, в 1837 г. в Лондоне, Глазго и Эдинбурге брюшным тифом заболела десятая часть населения и примерно треть больных умерла. С 1817 по 1926 г. в Европе отмечено шесть пандемий холеры. В России только в 1848 г. от холеры погибло около 700 тыс. человек. Однако со временем благодаря достижениям науки и техники, успехам биологии и медицины, развитию водопроводного и канализационного хозяйств эпидемиологическая опасность стала значительно ослабевать. Можно сказать, что на том этапе экологический кризис крупных городов был преодолен. Конечно, такое преодоление каждый раз стоило колоссальных усилий и жертв, но коллективный разум, настойчивость и изобретательность людей всегда оказывались сильнее созданных ими же кризисных ситуаций.

Научно-техническая достижения, основанные на выдающихся естественно-научных открытиях XX в. способствовали бурному развитию производительных сил. Это не только огромные успехи ядерной физики, молекулярной биологии, химии, освоение космического пространства, но и стремительный, не прекращающийся рост числа крупных городов и городского населения. Объемы промышленного производства увеличились в сотни и тысячи раз, энерговооруженность человечества возросла более чем в 1000 раз, скорость передвижения – в 400 раз, скорость передачи информации – в миллионы раз и т. д. Такая активная деятельность человека, конечно, не проходит для природы бесследно, поскольку ресурсы черпаются непосредственно из биосферы

И это лишь одна сторона экологических проблем большого города. Другая – в том, что помимо потребления природных ресурсов и энергии, стягиваемых с обширных пространств, современный город с миллионным населением дает огромное количество отходов. Такой город ежегодно выбрасывает в атмосферу не менее 10–11 млн т водяных паров, 1,5– 2 млн т пыли, 1,5 млн т окиси углерода, 0,25 млн т сернистого ангидрида, 0,3 млн т окислов азота и большое количество иных загрязнений, не безразличных для здоровья человека и окружающей его среды. По масштабам воздействия на атмосферу современный город можно сравнить с вулканом.

В чем же особенности нынешних экологических проблем больших городов? Прежде всего – многочисленность источников воздействия на окружающую среду и их масштабность. Промышленность и транспорт – а это сотни крупных предприятий, сотни тысяч или даже миллионы транспортных средств – основные виновники загрязнения окружающей городской среды. Изменился в наше время и характер отходов. Раньше практически все отходы были естественного происхождения (кости, шерсть, натуральные ткани, дерево, бумага, навоз и др.), и они легко включались в кругооборот природы. Сейчас значительная часть отходов – синтетические вещества. Их превращение в естественных условиях происходит крайне медленно.

Одна из экологических проблем связана с интенсивным ростом нетрадиционных «загрязнений», имеющих волновую природу. Усиливаются электромагнитные поля линий электропередач высокого напряжения, радиотрансляционных и телевизионных станций, а также большого числа электромоторов. Повышаются общий уровень акустического шума (из-за высоких скоростей транспорта, из-за работы различных механизмов и машин). Ультрафиолетовая радиация, наоборот, понижается (из-за загрязнения воздуха). Растут затраты энергии на единицу площади, и, следовательно, увеличиваются отдача тепла, тепловое загрязнение. Под влиянием огромных масс многоэтажных домов меняются свойства геологических пород, на которых стоит город.

Последствия таких явлений для людей и окружающей среды изучены еще недостаточно. Но они не менее опасны, чем загрязнения водного и воздушного бассейнов и почвенно-растительного покрова. Для жителей крупных городов все это в комплексе оборачивается большим перенапряжением нервной системы. Горожане быстро утомляются, подвержены различным заболеваниям и неврозам, страдают повышенной раздражительностью. Хронически плохое самочувствие значительной части городских жителей в некоторых западных странах считают специфическим заболеванием. Оно получило название «урбанит».

Особенности мегаполисов

Одна из очень непростых современных экологических проблем связана с быстрым ростом городов, расширением их территории. Города меняются не только количественно, но и качественно. Гигантские метрополии, сгустки городов с многомиллионным населением расползаются на многие сотни квадратных километров, поглощая соседние поселения и образуя городские агломерации, урбанизированные районы – мегаполисы. Они простираются в отдельных случаях на сотни километров. Так, на Атлантическом побережье США, можно сказать, уже сформировался огромный урбанизированный район с населением 80 млн человек. Он получил название Босваш (слившиеся агломерации Бостона, Нью-Йорка, Филадельфии, Балтимора, Вашингтона и других городов). К 2000г. в Америке будет еще два гигантских урбанизированных района – Чините в районе Великих озер (группа городов, возглавляемых Чикаго и Питсбургом) с населением 40 млн человек и Сан-Сан в Калифорнии (Сан-Франциско, Окленд, Лос-Анджелес, Сан-Диего) с населением 20 млн человек. В Японии группа городов-миллионеров – Токио, Иокогама, Киото, Нагоя, Осака – образовала один из крупнейших в мире мегаполисов – Токайдо, в котором живет 60 млн человек – половина населения страны. Огромные многолюдные агломерации сложились в ФРГ (Рурская), Англии (Лондонская и Бирмингемская), Нидерландах (Рандстад Холланд) и других странах.

О появлении городских агломераций можно говорить как о качественно новом этапе во взаимоотношениях города и природы. Процессы взаимодействия современной городской агломерации с окружающей природной средой сложны, многогранны, и управлять ими чрезвычайно трудно.

Городские агломерации, урбанизированные районы – это весьма обширные территории, на которых природа глубоко изменена хозяйственной деятельностью. Причем коренные преобразования природы происходят не только в черте города, но и далеко за его пределами. Так, например, физико-геологические изменения почв, подземных вод проявляются в зависимости от конкретных условий на глубине до 800 м и в радиусе 25–30 км. Это загрязнения, уплотнения и нарушения структуры почв и грунтов, образование воронок и пр. На еще больших расстояниях ощутимы биогеохимические изменения среды: обеднение растительного и животного мира, деградация лесов, закисление почв. Прежде всего от этого страдают люди, живущие в зоне влияния города или агломерации. Они дышат отравленным воздухом, пьют загрязненную воду, едят «нашпигованные» химическими веществами продукты.

Специалисты считают, что в ближайшем десятилетии число городов-миллионеров на Земле приблизится, по-видимому, к 300. Примерно половина из них будет насчитывать не менее 3 млн человек каждый. Традиционных «рекордсменов» – Нью-Йорк, Токио, Лондон – потеснят крупнейшие города в развивающихся странах. Это будут воистину невиданные еще города-монстры. Численность населения наиболее крупных из них к этому времени составит: Мехико – 26,3 млн, Сан-Пауло – 24 млн, Токио – 17,1, Калькутты – 16,6 млн, Бомбея– 16, Нью-Йорка– 15,5, Шанхая– 13,8, Сеула – 13,5, Дели и Рио-де-Жанейро – по 13,3, Буэнос-Айреса и Каира – по 13,2 млн человек. Москва, Санкт-Петербург, Киев, Ташкент тоже входят или очень скоро войдут в разряд многомиллионных.

Целесообразно ли повторять ошибки западной урбанистики и сознательно идти по пути создания мегаполисов там, где этого пока еще без особого труда можно избежать? При быстром росте городов столь же быстро обостряются экологические проблемы. Оздоровление городской среды – одна из самых острых социальных задач. Первые действия при ее решении – создание прогрессивных малоотходных технологий, бесшумного и экологически чистого транспорта. Экологические проблемы городов тесно связаны с проблемами градостроительства. Планировка города, размещение крупных промышленных предприятий и иных комплексов с учетом их роста и развития, выбор транспортной системы – все это требует квалифицированной экологической экспертизы.

Один из крупнейших городов мира – Москва. Наблюдения показывают, что состояние окружающей среды в Москве ухудшается, повышается экологический и геологический риск проживания людей. Это присуще не только Москве, такое происходит и в большинстве других крупных городов мира. Структура города-гиганта чрезвычайно сложна и разнообразна. На территории Москвы расположено более 2800 промышленных объектов, в том числе немало предприятий повышенного экологического риска, более 40 тыс. крупных жилых домов, работают 12 ТЭЦ, 4 ГРЭС, 53 районные и квартальные тепловые станции, 2 тыс. местных котельных. Действует разветвленная сеть городского транспорта: протяженность автобусных, троллейбусных, трамвайных линий составляет 3800 км, линий метрополитена – 240 км. Под городом – густое переплетение магистралей водо-, тепло-, электроснабжения, канализации, газопроводов, радио- и телефонных кабелей.

Такая гиперконцентрация сооружений и городских служб неизбежно ведет к нарушениям устойчивости геологической среды. Меняется плотность, структура грунта, происходит неравномерное оседание отдельных участков поверхности земли, образуются глубокие провалы, оползни, подтопления. А это в свою очередь вызывает преждевременное разрушение зданий и подземных коммуникаций. Создаются чрезвычайные, нередко опасные для жизни людей ситуации. Городскому хозяйству наносится огромный ущерб.

Установлено, что почти половина территории Москвы (48%) находится в зоне геологического риска. Через полтора-два десятка лет, по прогнозным оценкам, к этому добавится еще около 12% территории города. В тяжелом состоянии находится и воздушный бассейн Москвы В нем, помимо отдельных химических элементов, перемешано еще 1200 самых различных соединений. Уже в атмосфере они вступают в реакцию, образуются новые соединения. За год в воздух столицы выбрасывается от 1 до 1,2 млн т вредных химических веществ. Малая их часть уносится ветрами за город, основная же остается в Москве, и ежегодно на каждого москвича приходится 100–150 кг загрязняющих воздух веществ.

Начало 90-х годов ознаменовано сокращением выбросов вредных веществ с городских предприятий. Значительную часть печей-вагранок закрыли, а другие печи оборудовали устройствами, не допускающими вредных выбросов в воздух. Принимаются и другие меры для оздоровления городской среды.

4. Решение проблем утилизации

Утилизация экологически опасных газов

В последнее время многие люди все более осознает себя населением одной коммунальной квартиры с общей легкоранимой атмосферой. Если и впредь выбрасывать в нее окиси азота и серы, окись и двуокись углерода, то можно ожидать самых печальных последствий. Известно, что увеличение углекислоты в атмосфере создает парниковый эффект с угрозой таяния ледников. И если общее количество льда уменьшится только на 10%, то уровень мирового океана поднимется на 5,5 м. Очевидно, что огромные прибрежные площади будут затоплены,

В атмосфере Земли сейчас содержится около 2,3 млрд т двуокиси углерода, и миллиарды тонн прибавляют к этому количеству промышленность и транспорт. Часть этого количества поглощается растительностью Земли, часть растворяется в океане. Ученые многих стран мира работают над тем, как избавиться от лишнего углекислого газа. Например, ученые США предлагали переводить углекислый газ в сухой лед или жидкость, а затем выводить его ракетами за пределы атмосферы. Однако расчеты показывают, что для вывода на орбиту углекислого газа необходимо сжечь столько топлива, что количество того же газа, выброшенного при сгорании топлива превосходит количество отправленного в космос газа.

Швейцарские специалисты предлагают переводить выбросы промышленных «кочегарок» в сухой лед, но не выбрасывать его за пределы Земли, а складывать где-нибудь на севере в хранилища, изолированные пенопластом. Сухой лед будет медленно испаряться, что позволит хотя бы отсрочить развитие парникового эффекта. Однако для хранения лишь половины углекислого газа, выбрасываемого ежегодно только Германией, пришлось бы сделать из сухого льда десять шаров диаметром по 400 м. Другие ученые надеются как-то усилить естественные процессы, ведущие к поглощению двуокиси углерода из атмосферы. Например, расширить на планете площади, занятые лесом. Однако для поглощения выбросов только угольных ТЭЦ Германии придется засадить лесом 36 тыс. км² . Против идеи американских океанологов рассеивать в антарктической воде порошок железа для стимуляции размножения планктонных водорослей, которые могли бы поглощать больше двуокиси углерода, возражают экологи. К тому же опыты, проведенные в малом масштабе, показали невысокую эффективность данного способа. Японцы предлагают вывести с помощью генной инженерии особо активные породы водорослей, которые активно поглощали бы углекислый газ, превращая его в биомассу. Однако моря при этом могут превратятся в «кисель» из размножившихся водорослей.

Более практичной выглядит идея сотрудников нефтяной фирмы «Шелл»: закачивать углекислый газ, переведя его сначала в жидкую фазу, в выработанные нефтяные и газоносные пласты. Вдобавок жидкая углекислота вытеснит на поверхность недобранные остатки нефти и природного газа. Правда, стоимость электроэнергии от ТЭЦ, снабженной необходимым для этого оборудованием, вырастет на 40%, а прибыль от дополнительно добытых горючих ископаемых снизит эту цену всего на 2%. Да в мире и нет пока достаточно обширных для такого хранения выработанных месторождений газа. Свободное место в Тюмени или Голландии появится лишь через несколько десятков лет.

Пока наиболее многообещающей кажется идея отправлять двуокись углерода на дно морей и океанов. Можно, например, топить в открытом море блоки сухого льда (он тяжелее воды). При перевозке в море не дальше 200 км от берега стоимость электроэнергии повысится на те же 40%. Если же закачивать на глубину около 3000 м жидкую углекислоту, цена электроэнергии возрастет меньше – на 35%. Кроме того, есть и опасность таких мер. Ведь газ покроет удушающим слоем сотни квадратных километров океанского дна, уничтожив там все живое. И не исключено, что под воздействием глубинных течений он в конце концов вырвется из морских глубин, как из откупоренной бутылки шампанского. В 1986 г. такой случай наблюдался в Камеруне: из глубин озера Ниос вырвалось около миллиарда кубометров углекислого газа, накопившегося на дне в результате вулканических процессов. В окружающей озеро долине погибли сотни местных жителей и их скот. Кажется, у человечества нет другого выхода, кроме ограничения сжигаемого ископаемого топлива.

Вместе с углекислым газом в атмосферу выбрасываются гораздо более опасные газы – окислы серы. Известно, что окислы серы образуются при сгорании топлива – угля или нефтепродуктов, содержащих серу. При их сжигании образуются сернистые газы, загрязняющие атмосферу. При очистке дым пропускается через громоздкие и дорогостоящие очистные устройства. Специалисты Японии предложили более эффективный способ – микробиологический способ очистки угля от серы.

В последние десятилетия, как никогда, люди стали обращать внимание на окружающую среду. Заговорили о ней в тревожных тонах, потому что в атмосфере, почве, во всем, что произрастает и обитает на ней и в ней, а также в водной среде (реках, озерах и морях), – везде все заметнее и резче стали проявляться прежде не наблюдаемые отклонения. Все чаще стали говорить о том, что окружающая среда оказалась на грани катастрофы и ее надо срочно спасать.