Для здорової міського середовища неприйнятні негативні впливи, створювані містами, технікою і людиною. До таких дій відносяться:
забруднення, т. е. внесення в середу нехарактерних для неї нових фізичних, хімічних або біологічних агентів або перевищення наявного природного рівня цих агентів;
технічні перетворення і руйнування природних систем і ландшафтів. Цей вид впливів надзвичайно небезпечний, так як веде до зміни основи ландшафту;
вичерпання природних ресурсів (корисних копалин, води, повітря, ліси та ін.);
глобальні кліматичні впливи (зміна клімату в зв'язку з діяльністю людини);
естетичні впливи (зміна природних форм, зведення штучних об'єктів, несприятливих для сприйняття).
Природна екосистема - біогеоценоз - стійко функціонує тільки при постійній взаємодії елементів, круговороті речовин, передачі хімічної, генетичної та іншої енергії та інформації по ланцюгах-каналах. При цьому стійкість екосистем забезпечується зворотним зв'язком між її елементами. Зворотній зв'язок полягає в використанні одержуваних даних від керованих компонентів екосистем для внесення коректив керуючими компонентами в процес. Принцип зворотного зв'язку дозволяє підтримувати рівновагу, яке виключає зникнення будь-якої ланки трофічного ланцюга. Але в природі існують і порушення в каналах передачі інформації та зворотного зв'язку (стихійні лиха - посухи, повені, землетруси, а також хвороби). У каналах зворотного зв'язку можлива поява перешкод, які носять випадковий характер.
Екосистема може стійко функціонувати тільки в межах тієї області порушення зворотних зв'язків, коли її елементи ще здатні компенсувати відхилення, визначаються позитивним зворотним зв'язком (наприклад, при введенні забруднень в водну екосистему вона здатна самоочищатися). Ця область стійкості екосистеми називається гомеостатичним плато. В межах (верхньому і нижньому) дії зворотних зв'язків екосистема за рахунок компенсаторних регуляторів зберігає стійкість, причому в умовах антропогенних навантажень для сталого функціонування екосистем людина повинна сама грати роль компенсаторного регулятора, озеленити землю в місцях вирубаних лісів, очищаючи воду, повітря і т.д . Перешкоди як результат людської діяльності порушують екосистеми практично на всій земній кулі. Особливо вони небезпечні внаслідок переривання біотичного кругообігу (забудова міст, зміна ландшафту та ін.).
З усіх видів антропогенних впливів найбільш небезпечні забруднення - фактор, істотно руйнує природу, приводить як до необоротної зміни окремих екосистем і біосфери в цілому, так і до втрати матеріальних цінностей, енергії, праці, витрачених людиною. Забруднення можуть бути природними (через природних катастроф) і антропогенними (викликаними діяльністю людини). Антропогенні забруднення поділяються на фізичні, хімічні, механічні та біологічні.
Фізичне забруднення може бути: тепловим - внаслідок підвищення температури через втрати теплоти на об'єктах промисловості, енергетики, в житлових будинках та ін .; шумовим - через перевищення інтенсивності шуму внаслідок роботи підприємств, руху транспорту і т. д .; світловим - через перевищення освітленості, створюваної штучними джерелами світла; електромагнітним - в результаті дії радіо, телебачення, промислових установок, ліній електропередачі; радіоактивним - через перевищення природного радіоактивного рівня (фону). Фізичні забруднення можуть привести до розвитку аномалій у тварин і рослин.
Хімічне забруднення викликається внесенням в природне середовище будь-яких нових хімічних сполук або підвищенням концентрації присутніх в ній хімічних речовин. Багато з хімічних речовин активні і взаємодіють з молекулами речовин, що входять до складу живого організму, або активно окислюються на повітрі, стаючи при цьому отруйними по відношенню до живих організмів. Особливо небезпечні не властиві природі речовини (ксенобіотики) - важкі метали, поліциклічні вуглеводні і нітрозоаміни, азбест. Небезпечні порушення метаболізму і регуляторних процесів під дією хімічних речовин, а також мутагенность і канцерогенність.
Механічне забруднення, що викликається речовинами, що не надають на середу фізичного або хімічного впливу, характерно для будівництва та виробництва будівельних матеріалів. До викликає механічне забруднення речовин відносяться відходи камнепилення, виробництва залізобетону, а також відходи при реконструкції та ремонті. Ці забруднення стають небезпечні, змішуючись з грунтом в місті, змінюючи її структуру і деякі властивості.
Біологічне і мікробіологічне забруднення відбуваються під час вступу до довкілля біологічних відходів або в результаті швидкого розмноження мікроорганізмів на антропогенних субстратах.
Є ще одне специфічне для будівництва забруднення - візуальне, або естетичне, що полягає в несприятливій зміні ландшафту через будівництво негармонірующіх з природними утвореннями будівель і споруд, які виробляють негативне враження, що погіршують історично сформований зовнішній вигляд ландшафту.
Урбанізація негативно впливає на всі сфери Землі. Дуже небезпечні впливу на літосферу - тверду оболонку Землі (рис. В першу чергу відбувається забруднення і виключення з господарського обороту грунту як найбільш доступного елемента літосфери. На літосферу постійно впливають природні джерела, але при цьому не порушуються рівновагу і хід звичних геологічних процесів. Штучні джерела викликають цілий ряд негативних процесів, що призводять до виснаження грунтів, виключення їх з сільськогосподарського користування. Найбільших збитків завдає ерозія. Природна геологічна Розія протікає повільно, але обумовлена діяльністю людини
масі живої речовини біосфери 1400 млрд т маса біологічної води становить близько 80%, або 1120 млрд т.
Роль гідросфери в житті Землі виключно велика. Вода здійснює безперервний кругообіг по замкнутому ланцюзі океан-атмосфера-суша-океан при різній швидкості водообміну. Річкові води змінюються 32 рази в рік, підземні - один раз в 5 тис. Років. З Світового океану в атмосферу випаровується щорічно близько 505 тис. Км3 води, основна частина її (458 тис. Км3) потрапляє в океан у вигляді опадів, а приблизно 47 тис. Км3 переноситься вітром і випадає на поверхню суші. Гідросфера є акумулятор органічних і неорганічних речовин, які переносяться річками і атмосферними потоками і утворюються в водоймах.
В останнє десятиліття різко збільшилися потреби в прісній воді. Щорічно на побутове, промислове і сільськогосподарське водопостачання витрачається до 3500 км3 прісної води, причому з кожним роком цей витрата зростає на величезну величину - 10 млрд м3. Безповоротно споживається близько 150 км3 води в рік, решта вода повертається у вигляді стоків. Близько 70% всієї споживаної прісної води витрачається в сільському господарстві. У хімічній промисловості на виробництво 1 т азотної кислоти йде понад 100 м3 води, на виготовлення 1 т синтетичного волокна і пластмас - близько 1000 м3. У металургії на виробництво 1 т чавуну потрібно 200 м3 води, 1 т нікелю - 4000 м3. Електростанція потужністю 1 млн кВт використовує до 625 млн м3 води на рік, а для охолодження турбогенераторів всіх теплових станцій в світі витрачається близько 250 км3 прісної води [13]. Побутове споживання води в сучасному місті становить до 200. 300 л на людину, тому місто з населенням 3 млн чол. на добу споживає до 0,9 млн м3 води, а в рік - до 0,3 км3. При цьому до якості побутової води (сукупності фізичних, хімічних, біологічних та бактеріологічних показників) пред'являються високі вимоги.
В дещо спрощеному вигляді круговорот води в природі можна представити у вигляді випаровування її з поверхні гідросфери та суши, вилучення на побутові і промислові потреби і повернення в гідросферу у вигляді опадів і стоків. При цьому вся повертається вода забруднена: атмосферні опади - вимиваються з повітря і змивається при стікання по вулицях і промисловим майданчикам забруднювачами; міські стічні води - фекаліями, миючими засобами, мікроорганізмами, в тому числі патогенними; промислові стічні води - різними компонентами рідких відходів; реакційні води - продуктами реакції та вихідними речовинами і т. д. З внутрішніх водойм забруднювачі надходять в світовий океан, який в першу чергу страждає від попадання в нього нафти і нафтопродуктів (до 10 млн т на рік)
через аварії при бурінні, експлуатації платформ на шельфі, аварій танкерів і т.
п. Крім нафти, що порушує біологічну продуктивність морських екосистем, в океан скидаються промислові відходи, в тому числі органічні з патогенними мікроорганізмами. Велику небезпеку для живуть у воді живих істот представляють пластмасова тара (плівка) і радіоактивні викиди. Негативна еволюція гідросфери таїть чималу загрозу. Процеси самоочищення протікають в ній повільно, кількість забруднювачів величезне, їх взаємодія в воді іноді відрізняється підвищеною небезпекою; можливо різке збільшення концентрації забруднювачів в харчовому ланцюгу, в кінці якої знаходиться людина.
Забруднення атмосфери викликається природними і штучними джерелами, що викидають тверді, рідкі, газоподібні і змішані речовини (рис. 2.5). Ці викиди можуть бути періодичними або безперервними, з очищенням або без очищення, нагрітими або холодними, організованими (через спеціальні споруди - труби, газоходи) або неорганізованими (в результаті порушень технології, аварій). Атмосфера є газовою оболонкою Землі і складається з механічної
зберігається до декількох днів, перетворюється на сірчану кислоту. Оксид азоту і діоксиди азоту гідролізуються в азотну кислоту. Для охорони атмосферного повітря необхідний комплекс заходів по виключенню виділень забруднень в джерелі їх утворення, поліпшенню складу і вдосконалення транспорту, розширення зелених насаджень і контролю стану середовища. На особливу увагу заслуговує збереження озонового шару (його товщина, якщо зібрати весь озон при нормальному тиску і температурі 20 ° С, складе всього 2,5. 3 мм).
Всі види забруднень в результаті впливають на біосферу, надаючи техногенні вклади в її еволюцію (рис. 2.6). Впливу передаються живим організмам через «ворота» - аерогенним (дихання), оральні (харчування), слух, шкірний покрив і ін. Особливо небезпечні забруднення, що порушують генетичну стійкість, що збільшують частоту мутацій. Мутантні гени обумовлюють
Мал. 2.6. Схема забруднення біосфери 68
загибель, каліцтва, спадкові захворювання. Вони утворюються під дією різноманітних забруднень - в першу чергу випромінювань радіонуклідів, ультрафіолетового, рентгенівського і гамма-випромінювань, хімічних сполук - біополімерів, алкалоїдів, нітропохідних сечовини, засобів боротьби з шкідниками в сільському господарстві. Багато хімічні сполуки впливають на певні органи і тканини (наприклад, ДДТ та інші хлороводню - на жирову тканину і органи, в яких є жироподібні ліпоїдні речовини - печінку, статеві органи і т.д.). Забруднення в біоценозах передаються по трофічних ланцюгах і накопичуються в організмі ряду тварин.
На рослинність діють забруднена повітряне середовище, забруднені вода і грунт, ущільнення грунту, висока температура грунту влітку під асфальтом.
Вплив широкого комплексу забруднень міського середовища на жителів міст і природу вивчено недостатньо, так як період спостережень малий, а дія забрудненого середовища проявляється поступово, протягом життя багатьох поколінь. Ясно тільки, що чим менше забруднень, тим краще і для природи, і для людини. Відомий російський еколог Н. Ф. Реймерс поставив експеримент по визначенню впливу озеленення на здоров'я людей (підсвідомо все люди розуміють необхідність наявності зелених насаджень поруч з ними). Виявилося, що рівень здоров'я людей вище в тих невеликих і порівнянних по числу жителів міст, де більше озелененої території, що припадає на жителя [16].
Рівень всіх забруднень середовища нормують шляхом встановлення гранично допустимих концентрацій (ГДК) і часу впливу. ГДК - це нормативна кількість шкідливої речовини в навколишньому середовищі, яке при постійному контакті з людиною або при впливі на нього протягом певного проміжку часу практично не впливає на здоров'я людини і не викликає несприятливих наслідків у його потомства. ГДК встановлюється в законодавчому порядку або рекомендується компетентними установами. При визначенні ГДК враховується не тільки ступінь впливу забруднювачів на здоров'я людини, а й вплив цих забруднювачів на природні співтовариства в цілому. Дослідження останнього часу привели до висновку про відсутність нижніх безпечних порогів при канцерогенних впливах і іонізуючої радіації. Будь-яке перевищення ними звичних природних фонів небезпечно для живих організмів хоча б генетично, в ланцюзі поколінь [13]. Значення ГДК постійно уточнюються, вони наводяться в нормативних документах та спеціальній літературі (наприклад, в [9] наведені значення допустимих забруднень середовища в залежності від класу небезпеки та екологічної ситуації).
Таблиця 2.1. Прямий і опосередкований вплив міських технологій на міське середовище
Традиційні та альтернативні технології
Вплив на середовище міста