Статья: Экология городов. Загрязнение почв, воды и воздуха
Так, например, в Москве, по данным на 1997 г., источниками загрязнения атмосферы являлись около 31 тыс. промышленных и строительных объектов (в т.ч. 2,7 тыс. автотранспортных хозяйств), 13 тепло- и электростанций и их филиалов, 63 районных и квартальных тепловых станции, более 1 тыс. мелких котельных, а также свыше 3 млн. единиц автотранспорта. В результате в атмосферу ежегодно выбрасывалось около 1 млн тонн загрязняющих веществ. При этом их общее количество с каждым годом возрастало.
Следует учитывать и то, что в крупных городах негативное воздействие общего состояния атмосферы усугубляется тем, что большая часть населения проводит в помещениях до 20–23 часов в сутки, в то время как уровень загрязнения внутри здания превосходит уровень загрязнения наружного воздуха в 1,5–4 раза.
Основными загрязнителями атмосферы являются диоксид азота, оксид углерода, взвешенные вещества, диоксид серы, формальдегид, фенол, сероводород, свинец, хром, никель, 3,4-бензапирен.
По данным Росстата за 2007 г., более 30 тыс. предприятий имеют выбросы загрязняющих веществ с отходящими газами от стационарных источников в атмосферу. Количество отходящих от них загрязняющих веществ – 81,98 млн т; выброшено в атмосферу без очистки – 18,11 млн т. Из выбросов, поступивших на очистные сооружения, уловлено и обезврежено 74,8%.
В городах с высоким уровнем загрязнения атмосферы проживают около 58 млн. человек, в том числе, в Москве и Санкт-Петербурге 100%, а на Камчатке, в Новосибирской, Оренбургской и Омской областях – более 70% населения. В городах, атмосфера которых содержит высокие концентрации диоксида азота проживают 51,5 млн. человек, взвешенных веществ – 23,5, формальдегида и фенола – более 20, бензина и бензола – более 19 млн человек. При этом с конца 90-х гг. число городов с высоким и очень высоким уровнем загрязнения воздушного бассейна возрастает.
До начала 90-х годов основной вклад в загрязнение атмосферного воздуха вносили промышленные предприятия. В этот период в число населенных пунктов с наибольшим уровнем загрязнения атмосферного воздуха входили такие «города-заводы», как Братск, Екатеринбург, Кемерово, Красноярск, Липецк, Магнитогорск, Нижний Тагил, Новокузнецк, Новосибирск, Ростов-на-Дону, Тольятти, Норильск и др. Однако по мере спада, а затем некоторого подъема и перепрофилирования промышленного производства, с одной стороны, и происходящего в русле общемировых тенденций ускоренного роста автомобильного парка, с другой стороны, происходили изменения в списке приоритетных факторов, влияющих на состояние атмосферы населенных пунктов.
В первую очередь это отразилось на экологии крупных городов. Так, в Москве в 1994–1998 гг. основные тенденции изменения состояния окружающей среды характеризовались «…снижением влияния промышленности на состояние всех природных сред. Доля загрязнения воздуха от промышленных объектов снизилась до 2–3% от общего объема выбросов загрязняющих веществ. Доля коммунального хозяйства (энергетика, водоснабжение, мусоросжигание и др.) также резко уменьшилась и составляет около 6–8%. Определяющим фактором состояния воздушного бассейна Москвы в настоящее время и на ближайшие 15–20 лет стал автотранспорт».
Спустя шесть лет, в 2004 г., в Москве поступление загрязняющих веществ от промышленных предприятий возросло до 8%, практически неизменным остался вклад объектов теплоэнергетики – 5% и еще более повысилась доля автомобильного транспорта – 87%. (В этот же период в среднем по России имело место другое соотношение: выбросы от автотранспортных средств составили 43%.) К настоящему времени автомобильный парк столицы составляет свыше 3 млн. единиц. Суммарный выброс загрязняющих веществ в атмосферу города составляет 1830 т/год или 120 кг на одного жителя.
В Санкт-Петербурге вклад автотранспорта в валовой выброс загрязняющих веществ составлял в 2002 г. около 77%. За период 90-х годов парк автомобилей в городе увеличился в 3 раза. В 2001 г. их число составляло 1,4 млн. единиц.
Ускоренный рост автотранспорта оказывает резко негативное влияние на состояние окружающей среды в городах, которое не ограничивается загрязнением воздушного бассейна такими соединениями, как двуокись азота, формальдегид, бензапирен, взвешенные частицы, оксид углерода, фенол, соединения свинца и др. Этот фактор приводит к загрязнению почв, шумовому дискомфорту, угнетению растительности вблизи автомагистралей и т.д.
В России неконтролируемый рост автотранспортного парка сопровождается снижением числа единиц экологически чистого общественного транспорта – троллейбусов и трамваев. К тому же автомобилизация населения влияет на состояние окружающей среды сильнее, чем в других индустриальных странах, поскольку происходит в условиях отставания экологических показателей отечественных автотранспортных средств и используемых моторных топлив от мирового уровня, а также отставания в развитии и техническом состоянии улично-дорожной сети. В связи с этим основным вопросом экологической политики в крупных городах России становится «экологизация» автотранспортного комплекса, под которой подразумеваются не только сами автомобили, но и стратегия развития общественного транспорта, градостроительная политика, стратегия сохранения природного комплекса, система нормативно-правовых актов, экономические механизмы «вытеснения» углеводородного топлива (за исключением природного газа) и др.
Влияние энергетики на загрязнение атмосферного воздуха
Наряду с промышленностью и автомобильным транспортом в число трёх крупнейших загрязнителей атмосферного воздуха входит энергетика. Во многом это обусловлено географическим расположением страны, ее климатическими условиями.
Россия в расчете на количество населения, живущего в суровом климате, – самая холодная страна мира. В первом приближении это можно выразить с помощью такого параметра, как градусо-сутки отопительного периода (ГСОП), который для США, Центральной и Западной Европы имеет значения 1000–2500, а для России – 4500–8000 (максимум составляет ГСОП=12 000). Москва – наиболее холодный из многомиллионных городов Европы. Для создания комфортных условий жизни (температура 20°С) москвичу требуется в 1,5 раза больше тепла, чем, например, жителю Берлина и в 3 раза больше, чем жителю Токио. Следует, правда, заметить, что эти цифры могли бы быть меньше при условии хотя бы частичного использования известных способов энергосбережения.
Влияние энергетики на окружающую среду определяется не только масштабами ее развития, но и структурой топливного баланса. Показать изменение этой структуры за прошедшее столетие позволяют следующие данные. В 1913 г. в топливном балансе Москвы 37% составляли дрова, 25% – торф, 13% – нефтепродукты. В 1975 г. наибольшая часть – 70% – приходилась на долю природного газа. Остальное примерно в равных долях обеспечивалось углем и мазутом и в незначительном количестве сжиженным газом. В настоящее время доля экологически чистого топлива – природного газа – в балансе города достигла примерно 94%.
Степень загрязнения атмосферы продуктами сгорания топлива зависит от его вида и от характера теплоиспользующей установки. Основными загрязнителями являются оксиды серы, азота, углерода, зола, сажа, углеводороды. Немаловажно, что в процессе сжигания топлива потребляется огромное количество кислорода. Расчеты показывают, что 8 млрд. тонн ископаемого органического топлива, ежегодно сжигаемого на планете, содержат 75% углерода и 10% водорода, требующих на окисление при сжигании соответственно 16 и 6,4 млрд тонн кислорода.
Вклад жилищно-коммунального хозяйства в загрязнение атмосферного воздуха
В соответствии с Государственным докладом «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2006 г.» жилищно-коммунальное хозяйство вносит значительный вклад в загрязнение окружающей среды.
В список крупнейших загрязнителей атмосферы вошли 55 предприятий, в том числе: добывающих производств – 11; обрабатывающих производств – 25; предприятий про производству и распределению электроэнергии, газа и воды – 19.
Загрязнение гидросферы
Несмотря на обилие воды на нашей планете, количество пресной воды составляет всего 6%, а доступной для использования пресной воды питьевого качества – не более 0,36%. Россия хорошо обеспечена водой; её речной сток достигает 10% от мирового. Но вода на территории нашей страны распределена крайне неравномерно: на практически полностью урбанизированную Европейскую часть (17% территории и 74% населения) приходится всего 3,5%. В основном это воды рек Волго-Окского бассейна. (В эти же реки сбрасывается 35% всех сточных вод страны.)
Промышленность всех стран мира ежегодно сбрасывает в реки и моря 1,5 км3 сточных вод, которые даже после обработки по достаточно совершенным технологиям требуют 5-10 кратного разбавления для дальнейшего очищения в биосфере. Кратность разбавления неочищенных сточных вод намного выше. Таким образом, уже сейчас ресурсов ежегодного мирового речного стока – 37,5–45 км3 – недостаточно для разбавления сбросов промышленности и жилищно-коммунального хозяйства. В результате нарушается один из глобальных биогеохимических круговоротов – круговорот воды, а сама пресная вода не является больше возобновляемым ресурсом.
Под источниками загрязнения гидросферы понимаются объекты, с которых осуществляется сброс или поступление в водные объекты вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых водных объектов.
В России отраслями – основными загрязнителями гидросферы являются чёрная и цветная металлургия, нефтедобывающая, нефтеперерабатывающая, химическая, целлюлозно-бумажная, лёгкая промышленность, жилищно-коммунальное хозяйство, морской, особенно нефтеналивной, и речной транспорт, ТЭС и АЭС.
Основные химические соединения и виды загрязнений включают: нефтепродукты (нарушение процессов фотосинтеза, гибель флоры и фауны); соединения фосфора и азота (чрезмерное развитие водорослей и гибель других экосистем (эвтрофикация), заболачивание местности); тяжёлые металлы (нарушение жизнедеятельности животных и человека); кислотные дожди (закисление водоёмов); бактериальное и биологическое загрязнения (развитие патогенных микроорганизмов, грибов и водорослей); радиоактивное загрязнение.
Мониторинг состояния водных объектов в местах водопользования показывает, что в 29,8% случаев по санитарно-химическим показателям и в 26,6% по микробиологическим показателям оно не отвечает установленным санитарно-эпидемиологическим нормам.
Жилищно-коммунальное хозяйство больших городов России вносит очень значительный вклад в загрязнение гидросферы. Вклад предприятий отрасли в сброс загрязненных сточных вод в поверхностные водоёмы составляет: в Москве и Омске более 90%, в Ульяновске и Санкт-Петербурге – до 80%, в Волгограде – до 70%, Нижнем Новгороде, Саратове, Воронеже – около 50%.
Список крупнейших предприятий ЖКХ и промышленности, на долю которых в разные годы приходилось от 42 до 48% суммарного по России объема сброса загрязненных сточных вод, включает 55 позиций, в том числе: предприятий по предоставлению коммунальных, социальных и персональных услуг – 35; обрабатывающих производств – 17; производству и распределению электроэнергии, газа и воды – 3.
В связи с негативным влиянием, оказываемым предприятиями ЖКХ на гидросферу, в России принята и действует целевая комплексная программа «Обеспечение населения России питьевой водой». В рамках этой программы проводятся мероприятия по строительству и реконструкции водозаборов подземных и поверхностных вод, водоводов, реконструкции и техническому перевооружению водоочистных станций, строительству и реконструкции сооружений по очистке сточных вод и др. Выполняются также научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по расширению использования подземных вод в хозяйственно-питьевом водоснабжении; совершенствованию водозаборов из поверхностных и подземных источников и технологий подготовки питьевой воды; разработке технологий по рациональному использованию и экономии питьевой воды; развитию системы подачи и распределения питьевой воды.
Загрязнение почв
Деятельность человека оказывает значительное влияние на состояние литосферы. При этом наибольшую антропогенную нагрузку испытывает её поверхностный слой – почва.
По оценкам специалистов, наряду с зелёными насаждениями почва – один из главных природных компонентов, поддерживающих необходимое для сохранения здоровья человека состояние окружающей среды. «Живые» почвы поглощают и утилизируют 70-80% окиси углерода и 80-85% диоксида серы. Почва служит естественным фильтром загрязнений, поступающих на её поверхность с атмосферными осадками, а также из других источников. Однако в настоящее время в городах практически не осталось «живых» почв. Их повсеместно заменили урбанозёмы.
В масштабах планеты застроенные земли занимают более 150 млн га. Ожидается, что уже через несколько лет эта площадь увеличится вдвое. Полностью урбанизированная поверхность земли, где дождевая вода не проникает в почву, составляет около 50 млн га и соответствует площади такого, например, государства, как Франция. Эта ситуация представляет особую опасность, так как приводит к нарушению круговорота воды и водного баланса, что отрицательно влияет на состояние экосистемы Земли в целом.