Городские 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».