Городские и промышленные экосистемы кратко

Обновлено: 02.07.2024

Б.М. Миркин, Л.Г. Наумова
Основы общей экологии
Учебное пособие. М.: Университетская книга, 2005.

11.6. Городские экосистемы

– зависимость, т.е. необходимость постоянного поступления ресурсов и энергии;

– неравновесность, т.е. невозможность достижения экологического равновесия;

– аккумулирование твердого вещества за счет превышения его ввоза в город над вывозом (примерно 10:1). Это в прошлом приводило к повышению уровня поверхности города (формированию культурного слоя, который в старых городах достигает нескольких метров), а сегодня ведет к увеличению площади полигонов хранения бытовых и промышленных отходов.

По образному выражению Ю.Одума (1986), города являются “паразитами биосферы”, которые потребляют огромное количество кислорода, воды и других ресурсов, а продуцируют только углекислый газ и загрязнение окружающей среды. На космических снимках города с расползающимися инфраструктурами напоминают раковые опухоли.

Задачи экологически ориентированного управления городскими экосистемами в отличие от управления агроэкосистемами, которое осуществляется с использованием организмов‑посредников, – чисто технологические, связанные с совершенствованием технологий производства промышленных предприятий, экологизацией коммунального хозяйства и транспорта.

За счет совершенствования производства и транспортных средств и развития системы общественного городского транспорта (последнее особенно важно, так как автомобили дают от 50 до 90% загрязнения городской атмосферы) улучшается качество городской атмосферы и воды.

Технологически решаются и задачи уменьшения энергопотребления городов за счет рассредоточения установок по получению энергии (из углеродистых энергоносителей, солнечных коллекторов и т.д.), ее более экономного использования в коммунальном хозяйстве (замена ламп накаливания лампами холодного свечения, теплоизоляция стен, использование экономичной бытовой техники и т.д.) и на промышленных предприятиях. Аналогично инженерными являются вопросы расходования воды и соответственно очистки загрязненных стоков, уменьшения количества, хранения и переработки твердых бытовых отходов.

На каждого горожанина работает от 1 до 3 гектаров сельскохозяйственных угодий (в том числе 0,5 га пашни). Соответственно экологической является задача экономного расходования продуктов питания и недопущения их порчи.

Если человек не может сделать городскую среду равновесной, то он должен делать все возможное, чтобы ограничить пагубное влияние городов на окружающие их естественные и сельскохозяйственные экосистемы.

Города должны сохраняться в сложившихся границах и расти в первую очередь вверх, освобождая место для зеленых насаждений, которые являются наиболее эффективным и универсальным средством улучшения городской среды. Зеленые насаждения улучшают микроклимат, уменьшают химическое загрязнение атмосферы, снижают уровень физического загрязнения (в первую очередь шумового) и благотворно влияют на психологическое состояние горожан. По экологическим нормативам на одного горожанина должно приходиться 50 м 2 зеленых насаждений в рамках города и 300 м 2 в пригородных лесах.

Одновременно с демографическим взрывом идет процесс урбанизации населения планеты. Урбанизация - рост городов и доли городского населению В1990 г. в США урбанизировано 70% населения, в РФ -76%.Москва занимает 21 место среди крупнейших городов мира. Ёе население -9,2млн. человек.

Экосистемы городов и промышленных предприятий являются антропогенными. Тесно связаны с агроценозами. В городах перерабатывают сельскохозяйственную

продукцию на молочных заводах, мясоконсервных комбинатах, кондитерских и прядильных фабриках. Город - поставщик машин, горючего, удобрений, пестицидов, строительных материалов , электроприборов, одежды и т. д.

Для городов, с одной стороны, характерны специфические экологические проблемы, с другой - общие проблемы здесь проявляются в наиболее острой форме. Так, антропогенное и техногенное воздействие на экологические системы крупных городов в 10 раз и более раз выше ,чем в сельской местности.

Городские экосистемы гетеротрофны. Основные источники энергии для предприятий города, отопления и освещения квартир горожан расположены за его пределами. Это месторождения нефти, газа, угля, гидро- и атомные станции. Чтобы прокормить одного горожанина , требуется не менее 1 га сельскохозяйственных угодий. Собственное производство продуктов питания в городе незначительно.

Город потребляет огромное количество воды. Основная её часть тратится на производственные и на бытовые нужды. Личное потребление воды в городах составляет от 150 до 500 л в сутки, а с учётом промышленности на одного горожанина приходится до 1000 л в сутки.

Главная особенность экосистем современных городов в том, что в них нарушено экологическое равновесие

Вода возвращается в природу в загрязненном состоянии -она насыщена тяжелыми металлами, остатками нефтепродуктов, сложными органическими веществами. В ней могут содержаться болезнетворные микроорганизмы.

Город выбрасывает в атмосферу ядовитые газы. пыль., концентрирует на свалках токсичные отходы. В целом в России в 86 городах концентрация вредных веществ в атмосфере более чем в 10 раз превышает предельно допустимый уровень концентраций (ПДК). В настоящее время основным источником загрязнения атмосферы является автотранспорт. На его долю в Москве приходится 85% общего объёма атмосферного загрязнения; в Санкт - Петербурге 78%.

Главное назначение растительных экосистем - не производство органического вещества , а регулирование газового состава атмосферы. Они поглощают диоксид углерода и очищают атмосферу от вредных газов и пыли, попадающих в неё при работе промышленных предприятий и транспорта. Растения в городе имеют большое эстетическое и декоративное значение. Для того чтобы горожанам хорошо дышалось. по санитарным нормам на каждого из них должно приходиться 350 кв. м лесов (в т.ч. 50 кв. м в городе, остальные - в загородной зоне.)

Животные представлены не только обычными видами, но и особой группой животных - спутников человека. В её составе - птицы (воробьи, скворцы, вороны, галки, голуби), грызуны (крысы и мыши), насекомые ( тараканы, клопы, моль, мухи) Многие животные питаются отбросами на помойках, являются санитарами города.

В городах средняя температура воздуха превышает фоновые значения на 5 -7 С. Наблюдается низкое самоочищение атмосферы за счет повышенной запыленности и снижения скорости ветра.

Экологическая обстановка крупных городов неблагоприятно воздействует на здоровье населения, увеличивая заболеваемость экологической этиологии, т. е. имеющую преимущественно экологические причины. В их числе - заболевания органов дыхания, пищеварения, онкологические болезни и т. д.

Специфичными для городов являются шумовое, электромагнитное загрязнение среды, а также повышенная вибрация. В крупных городах уровни шума на главных магистралях достигают95 дБ, что приводит к превышению санитарных норм (55дБ) в близлежащих жилых помещениях в 1,7 раза и более. Причем территории с превышением допустимых уровней шума расширяются. Так, в Москве они составляют 30% от общей площади городской застройки. Дополнительным фактором шумового загрязнения являются расположенные вблизи городской черты аэропорты и аэродромы.

В городских экосистемах наиболее опасно для природы промышленное загрязнение.

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ. Этот фактор относится к числу наиболее опасных для жизни человека. В 1949 г. ВОЗ установлены предельно допустимые концентрации (ПДК ) более, чем для 2500 химических веществ .Наиболее распространенными атмосферными загрязнителями являются -сернистый газ( его выбрасывают городские ТЭЦ, работающие на угле или мазуте), оксиды азота, оксид углерода, хлор, формальдегид, фенол, сероводород, аммиак и др.

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ. Предприятия сбрасывают в водоёмы нефтепродукты, соединения азота, фенол и др.За последние годы возросла опасность для водных экосистем бытовых стоков городской канализации. В этих стоках повысилась концентрация моющих средств, которые с трудом разлагаются микроорганизмами. При умеренном загрязнении вода в реке становится практически чистой через 3 -10 км от источника загрязнения.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ ПРОМЫШЛЕННЫМИ И БЫТОВЫМИ ОТХОДАМИ. Городские свалки занимают большие площади. В составе мусора могут оказаться ядовитые вещества ( ртуть, и др. тяжелые металлы), радиоактивные вещества. Мусор сортируется по степени вредности. Бытовой мусор и часть отходов химических предприятий поступают на мусороперерабатывающие заводы. Поверхность почвы может быть загрязнена золой, оседающей из дыма ТЭЦ, работающих на угле, предприятий по производству цемента, огнеупорного кирпича и т. д.

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ГРУНТОВЫХ ВОД. Причиной загрязнения может быть вымывание токсичных веществ дождевыми и снеговыми водами с промышленных свалок, при добыче нефти.

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ. Это загрязнение выбросами автомобилей вдоль дорог, особенно в местах подъёма и на перекрестках дорог. Загрязнение почв серой при выпадении кислотных дождей.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ. Источниками могут быть попавшие в реку стоки из навозохранилища, плохо очищенные стоки мясокомбината, трупы животных, падших от заразных болезней. Так, споры возбудителя сибирской язвы в почве сохраняют жизнеспособность до 30 лет и более.

Все предприятия делят на 5 групп (классов опасности) в зависимости от вредности выбрасываемых веществ и степени их возможной очистки. У каждой из этих групп своя ширина санитарно -защитной зоны вокруг предприятия , где запрещается строительство( обычно в этой зоне размещают насаждения из видов деревьев, устойчивых к загрязнению), от 1000 м ( 1-й класс опасности ) до 50 м ( 5-й класс).

Для очистки жидких стоков и газообразных выбросов применяют специальные системы очистных сооружений.

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА. Стоки отстаивают и фильтруют.

ХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА. Переводят растворимые вещества в нерастворимые.

ФИЗИКО - ХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА. Электролизом переводят сложные соединения в более простые, применяют огневые методы очистки (разлагают диоксины , бытовой мусор)

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА. Её осуществляют в специальных ёмкостях - открытых бассейнах аэротенках и закрытых метантенках, где происходит окисление химических веществ с помощью различных микроорганизмов.

ОРГАНИЗАЦИИ, осуществляющие контроль за экологической безопасностью в городах:

1. Комитет по охране окружающей природной среды.

2.Санитарно - эпидемиологическая служба.

3. ГИБДД (Государственная инспекция безопасности дорожного движения.)

ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ.

1.Назовите особенности городских экологических систем.

2.Назовите наиболее крупные города Тульской области.

3.Какие виды загрязнений существуют в крупных городах?

4.Назовите крупнейшие организации вашего города.

5.Какой вред они наносят окружающей среде? В чем заключается роль зеленых растений в городе?

6.Почему экосистему квартиры можно назвать "городом в миниатюре"?

ЦЕЛЬ: рассмотреть экологические проблемы урбанизированных районов и пути их решения.

ТЕМА 4: ГОРОДСКИЕ И ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ.

Главная особенность экосистем современных городов в том, что в них нарушено экологическое равновесие

В городских экосистемах наиболее опасно для природы промышленное загрязнение.

Для очистки жидких стоков и газообразных выбросов применяют специальные системы очистных сооружений.

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА. Стоки отстаивают и фильтруют.

ХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА. Переводят растворимые вещества в нерастворимые.

ОРГАНИЗАЦИИ, осуществляющие контроль за экологической безопасностью в городах:

1. Комитет по охране окружающей природной среды.

2.Санитарно - эпидемиологическая служба.

3. ГИБДД (Государственная инспекция безопасности дорожного движения.)

ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ.

1.Назовите особенности городских экологических систем.

2.Назовите наиболее крупные города Тульской области.

3.Какие виды загрязнений существуют в крупных городах?

4.Назовите крупнейшие организации вашего города.

5.Какой вред они наносят окружающей среде? В чем заключается роль зеленых растений в городе?

В современных условиях характерной чертой размещения трудового населения по территории страны является урбанизация. Урбанизация – это сложное и многостороннее явление, обусловленное индустриализацией, научно-техническим прогрессом, социально-культурным ростом и изменением образа жизни населения.

Увеличение населения городов приводит к расширению занимаемой ими территории. Рост их площади происходит, прежде всего, за счет окружающих их сельскохозяйственных земель. Застройка прилегающих к городу земель приводит к необходимости поставки продовольствия из более отдаленных от него сельскохозяйственных районов. Это относится и к другим видам снабжения городского населения. Топливо доставляется из дальних районов железными дорогами и трубопроводами. А ведь на долю городов приходится около 20% потребляемых в стране энергетических ресурсов, 12% электроэнергии, 45% тепловой энергии.

Современный крупный город оказывает двойное влияние на человека, его жизнедеятельности адаптационные возможности. С другой стороны, город представляет человеку ряд экономических, социально-бытовых и культурных преимуществ, что положительно сказывается на его развитии и процессе адаптации. С другой стороны, человек, отдаляясь от природы, попадает в среду с отрицательными факторами: большой плотностью населения, повышенным режимом жизни, загрязненным воздухом, шумом, длительным передвижением к месту работы и т.д.

В крупных городах по сравнению с сельской местностью меньше солнечной радиации, ниже относительная влажность, скорость ветра и в то же время выше (на 0,6 - 1°) среднегодовая t° (по сравнению с окрестностями), большие осадки, туманы, загрязнения. В сельской местности в сутки на 1 кв. км выпадает 5 – 15 кг пыли, а в городах – 500 – 1500 кг и больше.

Состояние здоровья горожан тесно связан с жизненными условиями. Узкие улицы, плотная застройка, увеличение этажности зданий заметно уменьшают длительность прямого солнечного освещения. Зачастую новые микрорайоны в крупных городах строятся без учета факторов окружающей среды и располагаются по соседству с промышленными предприятиями, ТЭЦ, городскими свалками и т.д.

Очевидно, что скучность населения в жилых домах старой постройки и проживание в коммунальных квартирах может привести к увеличению нервно-эмоциональной напряженности, росту заболеваемости городского населения болезнями сердечно-сосудистой системы, нервно-психическими расстройствами, инфекционными заболеваниями.

При строительстве современных домов широко используются новейшие синтетические полимерные материалы. В воздух жилых помещений могут поступать продукты сгорания бытового газа. Современная одежда в значительной степени насыщена синтетикой. Все это приводит к реальной угрозе появления стойкого комплекса микрохимического загрязнения жилых помещений.

Обеспечение населения такими помещениями, которые должны не только предохранять организм человека от неблагоприятных погодных условий, но и поддерживать необходимые для человека микроклимат, воздухообмен и газовый состав воздуха, является важной задачей градостроителей.

Особой проблемой является воздействие экологического состояния крупного города на трудовые ресурсы. Здесь наиболее ярко проявляются серьезные трудности развития крупных городов, в которых, с одной стороны, существуют наибольшие концентрации загрязнений, а с другой – сосредоточены значительные трудовые ресурсы, большей частью, состоящие из высококвалифицированных специалистов.

Воздействие загрязнений окружающей природной среды на трудовые ресурсы в крупном городе идет несколькими путями. Во-первых, повышенная загрязненность окружающей среды способствует сокращению трудоспособного возраста за счет смертности в предпенсионном возрасте и преждевременного выхода на инвалидность. Во-вторых, повышенная заболеваемость, как самих работников, так и членов их семей приводит к непосредственным потерям рабочего времени. В-третьих, отдельные виды загрязнений (например, загазованность воздуха), повышенный уровень шумов и вибраций могут непосредственно сказываться на снижении производительности труда работников.

Только заболевания, вызванные неудовлетворительной производительной средой, приносят государству убытки в размере расходов на всё здравоохранение.

Загрязнение химическими элементами окружающей среды чаще всего не вызывает острых заболеваний. Оно опасно тем, что происходит скрытое влияние на организм человека. Субтоксические дозы действуют годами, десятилетиями, из поколения в поколения.

В отходы ряда цементных заводов ФРГ был обнаружен талий, который, загрязняя почву. Талий – сильнодействующий яд, 2 грамма которого является смертельной дозой. Талий постепенно накапливается в клетках растений и животных, а возможно и в организме человека, достигая опасной концентрации. Загрязнение городской природной среды ведет к росту численности аллергических заболеваний, травматизма, отравлений, ожогов.

Из множества факторов окружающей среды, формирующих здоровье населения, особого внимания заслуживают генетические факторы, обуславливающие отдельные биологические последствия. Мутагены, имеются практически во всех группах химических соединений, с которыми контактирует человек в быту и на производстве через воздух, воду, пищу, лекарства, косметические средства, сельскохозяйственную, промышленную химию и т.д.

Количество заболеваний органов дыхания, сердечно-сосудистых и других в городах, особенно находящиеся в соседстве с некоторыми видами производств, значительно выше, чем в сельской местности. В крупных городах частота инфаркта в 4 раза больше, чем в малых городах, причем у мужчин встречается в 2,5 раза чаще, чем у женщин. Гипертоническая болезнь в крупных городах и у мужчин и у женщин почти в 2 раза чаще, чем в малых. Чаще и заболеваемость раком легких.

Рост численности населения создает дополнительную нагрузку на природные ресурсы, увеличивает степень загрязнения окружающей среды. Основная проблема состоит не в абсолютной численности населения, а в том, как эта численность соотносится с имеющимися ресурсами. Нынешние темпы прироста населения ставят под угрозу способность государств обеспечивать образование, здравоохранение и продовольственную безопасность для населения.

Медико-экологические исследования в городах Сибири и Дальнего Востока показали, что за загрязнения воздушного бассейна ведет к увеличению частоты спонтанных абортов и рождению детей с врожденными пороками развития.

Десятки тысяч лет численность человечества росла очень медленно. До появления сельского хозяйства, примерно 10 тыс. лет назад, на всей Земле жило, вероятно, около 5 млн. человек. Производство продовольствия и соответствующее увеличение экологической емкости среды обеспечило дальнейшее нарастание численности людей - до 200 - 300 млн. к началу новой эры. В средние века темп роста несколько замедлился из-за опустошительных эпидемий и войн. Взлет демографической кривой совпадает с началом промышленной революции около 200 лет назад, когда прогресс науки, медицины и экономики позволил вновь расширить емкость среды обитания человека. Этот ускоренный рост продолжается и поныне. Самое последнее по времени его ускорение пришлось на вторую половину XX в. После второй мировой войны государства Азии и Африки, Центральной и Южной Америки с помощью Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) повели решительное наступление на болезни. Во многих странах оно оказалось успешным. Высокий прежде уровень смертности резко снизился, а высокий уровень рождаемости остался почти неизменным. Рост численности мирового населения резко увеличился.

За сутки численность землян увеличивается почти на четверть миллиона человек, за час - на 10 тыс. Очевидно, что фаза замедленного роста численности населения человечества завершилась примерно 300 лет тому назад. Следующая за ней фаза ускоренного роста продолжается в наше время. Это, вероятно, означает, что численность общемировой популяции человека еще не достигла пределов глобальной емкости среды.

Человечество само способно увеличивать экологическую емкость своей среды. Емкость среды на Земле ограничена пространством планеты и поэтому не может возрастать беспредельно. Устремленность в бесконечность теоретически абсурдна, а практически грозит демографическим взрывом, катастрофой.

Но в самое последнее время появились слабые признаки некоторых положительных сдвигов в темпах роста человечества. Если это не случайность, а начало тенденции, то намечается притормаживание скорости роста численности человечества.

Урбанизация— это рост и развитие городов, увеличение доли городского населения в стране за счет сельской местности, процесс повышения роли городов в развитии общества. Рост численности населения и его плотности — характерная черта городов. Исторически самым первым городом с миллионным населением был Рим во времена Юлия Цезаря (44—10 гг. до н. э.). Самым большим городом мира в наше время является Мехико — 14 млн человек по данным на 1990 г., в 2000 г. в нем ожидался 31 млн. К 2000 г. рубежа в 16 млн человек должны были достигнуть и даже превысить его такие города, как Бомбей, Каир, Джакарта и Карачи, рубежа в 20 млн и выше — Сан-Паулу, Калькутта, Сеул. Население Москвы к концу в 2002 г. составляет более 10 млн человек.

Общая площадь урбанизированных территорий Земли в 1980 г. составила 4,69 млн км 2 , а к 2007 г. она достигнет 19 млн км 2 — 12,8% всей и более 20% жизнепригодной территории суши. К 2030 г. практически все население мира будет жить в поселках городского типа (Реймерс, 1990).

Плотность населения в городах, особенно крупных, составляет от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч человек на 1 км 2 , а в Гонконге — 1500 тыс. на 1 км 2 . Как известно, на человека не распространяется действие факторов, зависящих от плотности популяции, подавляющих размножение животных: интенсивность роста населения ими автоматически не снижается. Но объективно высокая плотность ведет к ухудшению здоровья, к появлению специфических болезней, связанных, например, с загрязнением среды, делает обстановку эпидемиологически опасной в случае вольного или невольного нарушения санитарных норм, и др.

Особенно интенсивно протекают процессы урбанизации в развивающихся странах, о чем красноречиво свидетельствуют вышеприведенные показатели роста численности городов в ближайшие годы.

По мере развития города в нем все более дифференцируются его функциональные зоны — это промышленная, селитебная, лесопарковая. Промышленные зоны — это территории сосредоточения промышленных объектов различных отраслей (металлургической, химической, машиностроительной, электронной и др.). Они являются основными источниками загрязнения окружающей среды.

Селитебные зоны — это территории сосредоточения жилых домов, административных зданий, объектов культуры, просвещения и т. п.

Лесопарковая — это зеленая зона вокруг города, окультуренная человеком, т.е. приспособленная для массового отдыха, спорта, развлечения. Возможны ее участки и внутри городов, но обычно здесь городские парки — древесные насаждения в городе, занимающие достаточно обширные территории и тоже служащие горожанам для отдыха. В отличие от естественных лесов и даже лесопарков городские парки и подобные им более мелкие посадки в городе (скверы, бульвары) не являются самоподдерживающимися и саморегулируемыми системами.

Читайте также: