84] Основные экологические проблемы городов и особенно мегаполисы

В связи с активной деятельностью человека увеличились объемы промышленного производства, энерговооруженность, скорость передвижения, скорость передачи информации и т. д. Конечно, это не прошло для природы бесследно, поскольку ресурсы, необходимые для ускорения научно-технического прогресса, 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.

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 минерализация в естественных условиях практически невозможна.

Одна из экологических проблем связана с интенсивным ростом нетрадиционных "загрязнений", имеющих квантовую и волновую природу. Усиливаются электромагнитные поля линий электропередач высокого напряжения, радиотрансляционных и телевизионных станций, а также большого числа электромоторов. Повышаются общий фон и уровень шума (из-за высоких скоростей транспорта, из-за работы различных механизмов и машин). Ультрафиолетовая радиация, наоборот, понижается (из-за загрязненности 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.

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 экологии мегаполисов

Одна из очень непростых современных экологических проблем связана с быстрым ростом городов, расширением их территории.

Мегаполисы– сгустки городов с многомиллионным населением расползающиеся на многие сотни квадратных километров, поглощая соседние поселения и образуя 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. Это, например, загрязнения, уплотнения и нарушения структуры почв и грунтов, образование воронок и пр.; 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" химией продукты.

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, повышаются экологический и геологический риски проживания людей. Это присуще не только Москве, такое происходит и в большинстве других крупных городов мира.

На территории Москвы расположено более 2800 промышленных объектов, в том числе немало предприятий повышенного экологического риска; действует разветвленная сеть городского транспорта; 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 в геологической среде. Меняется плотность, структура грунтов, 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.

[86] Экология и здоровье человека

Химические загрязнения среды и здоровье человека.

В настоящее время хозяйственная деятельность человека все чаще становится основным источником загрязнения биосферы. В природную среду во все больших количествах попадают газообразные, жидкие и твердые отходы производств. Различные химические вещества, находящиеся в отходах, попадая в почву, воздух или воду, переходят по экологическим звеньям из одной цепи в другую, попадая в конце концов в организм человека.

Вещества, загрязняющие природную среду, очень разнообразны. В зависимости от своей природы, концентрации, времени действия на организм человека они могут вызвать различные неблагоприятные последствия. Кратковременное воздействие небольших концентраций таких веществ может вызвать головокружение, тошноту, першение в горле, кашель. Попадание в организм человека больших концентраций токсических веществ может привести к потере сознания, острому отравлению и даже смерти. Примером подобного действия могут являться смоги, образующиеся в крупных городах в безветренную погоду, или аварийные выбросы токсичных веществ промышленными предприятиями в атмосферу.

Так, в районах, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате Чернобыльской катастрофы, заболеваемость среди населения увеличилась во много раз.

Медики установили прямую связь между ростом числа людей, болеющих аллергией, бронхиальной астмой, раком, и ухудшением экологической обстановки в данном регионе. Достоверно установлено, что такие отходы производства, как хром, никель, бериллий, асбест, многие ядохимикаты вызывают раковые заболевания.

Огромный вред здоровью человека наносит курение. Курильщик не только сам вдыхает вредные вещества, но и загрязняет атмосферу, подвергает опасности других людей. Установлено, что люди, находящиеся в одном помещении с курильщиком, вдыхают даже больше вредных веществ, чем он сам.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ И БОЛЕЗНИ ЧЕЛОВЕКА

Кроме химических загрязнителей, в природной среде встречаются и биологические, вызывающие у человека различные заболевания. Это болезнетворные микроорганизмы, вирусы, простейшие. Они могут находиться в атмосфере, воде, почве, в теле других живых организмов, в том числе и в самом человеке.

Болезнетворные микроорганизмы могут проникнуть в грунтовые воды и стать причиной инфекционных болезней человека. Поэтому воду из скважин, колодцев, родников необходимо перед питьем кипятить.

Особенно загрязненными бывают открытые источники воды: реки, озера, пруды. Известны многочисленные случаи, когда загрязненные источники воды стали причиной эпидемий холеры, брюшного тифа, дизентерии.

ЛАНДШАФТ КАК ФАКТОР ЗДОРОВЬЯ

Человек всегда стремится в лес, в горы, на берег моря, реки или озера. Здесь он чувствует прилив сил, бодрости. Окружающий ландшафт может оказывать различное воздействие на психоэмоциональное состояние. Созерцание красот природы стимулирует жизненный тонус и успокаивает нервную систему. Растительные биоценозы, особенно леса, оказывают сильный оздоровительный эффект.

Тяга к природным ландшафтам особенно сильна у жителей города. Еще в средние века было замечено, что продолжительность жизни горожан меньше, чем у сельских жителей. С развитием промышленного производства в городе и его окрестностях появилось огромное количество отходов, загрязняющих окружающую среду.

Насыщение среды и производства скоростными и быстродействующими машинами повышает напряжение, требует дополнительных усилий от человека, что приводит к переутомлению. Хорошо известно, что переутомленный человек больше страдает от последствий загрязнения воздуха, инфекций.

Загрязненный воздух в городе, отравляя кровь окисью углерода, наносит некурящему человеку такой же вред, как и выкуривание курильщиком пачки сигарет в день. Серьезным отрицательным фактором в современных городах является так называемое шумовое загрязнение.

Учитывая способность зеленых насаждений благоприятно влиять на состояние окружающей среды, их необходимо максимально приближать к месту жизни, работы, учебы и отдыха людей.

[87] Клинич-е последствия радиоакт-го облуч-я д/ч-ка в завис-ти от дозы и хар-ра возд-я радиации.

В первые десятилетия XX в. широко пользовались понятием "пороговая эритемная доза". По определению, это наименьшее количество излучения данной степени жесткости, которое, воздействуя на кожу внутренней поверхности предплечья, вызывает у 80% облученных лиц покраснение кожи на срок от 7 до 10 суток.

После того как экспозиционная доза превысит пороговую эритемную, на облученном участке кожи возникает легкое покраснение, вызываемое, по-видимому, расширением кровеносных сосудов и проходящее примерно через сутки. Через 7— 10 дней на этом месте развивается лучевая эритерма, похожая при дозе 500—600 Р на легкий солнечный ожог. Через несколько дней ожог исчезает.

При дозе 1500—1600 Р развивается более тяжелая эритема с образованием пузырей, аналогичная ожогу II степени. В этом случае заживление также полное, но продолжается в течение 4— 6 недель. При еще больших локальных дозах (3000—4000 Р) возникает некроз тканей, .подобный ожогу III степени, который не поддается лечению обычными средствами, в результате чего заживление происходит длительно и часто приводит к образованию рубцов, позднее к злокачественному поражению тканей.

Различают однократное (острое) и хроническое облучение. Восстановительные процессы в живых тканях обладают высокой интенсивностью, благодаря чему организм способен противостоять такому многократному (дробному) облучению, суммарная доза которого при однократном воздействии оказалась бы безусловно смертельной.

Дозиметрические и радиобиологические исследования показали, что ни в одном из известных случаев вредные последствия облучения не проявились при дозах менее 100 Р кратковременного, т. е. "острого", облучения и 1000 Р облучения, растянутого на десятки лет.

Каковы же опасные и неопасные дозы облучения?При дозах облучения более 25 бэр никаких изменений в органах и тканях организма человека не наблюдается. Незначительные кратковременные изменения состава крови возникают только при дозе облучения 50 бэр.

Допустимое облучение населения за год в нормальных условиях – 500 мбэр.

Нижний уровень развития легкой степени лучевой болезни – 100 бэр.

Тяжелая степень лучевой болезни (погибает 50% облученных) – 450 бэр.

В отличие от описанного выше внешнего облучения под внутренним понимают такой процесс, при котором источники излучения находятся внутри человеческого организма, попадая туда при вдыхании, заглатывании, а также через повреждения кожного покрова.

Это отличие обусловливает ряд особенностей, которые делают внутреннее облучение во много раз более опасным, чем внешнее, при одних и тех же количествах радионуклидов.

Патологическое действие облучения на организм в значительной мере зависит от места локализации радиоактивного вещества. Например, главная опасность радия заключается в том, что он откладывается в костях и излучает альфа-частицы. Вызывая очень сильную ионизацию, альфа-частицы повреждают как кость, так и особенно чувствительные к излучению клетки кроветворных тканей, вызывая тяжелые заболевания крови и образование злокачественных опухолей. Пыль, содержащая радиоактивные частицы, приводила к образованию радиоактивных отложений в легких и способствовала развитию рака. Средний период развития рака в этом случае составлял около 17 лет, за которые ткани легких рудокопов получали дозу не менее 1000 бэр.

Опираясь на исследования, радиобиологи разработали дозовые пределы, основанные на представлении о недопустимости поглощения в течение всей жизни более 1 мкг радия.

[88] Способы защиты от радиоактивных излучений

При одном и том же потоке излучения защита населения на местности должна быть на порядок более эффективной, чем персонала на производстве.

Для работы в полях высокоэнергетичных электронов критичным органом является хрусталик глаза. Для защиты глаз используют в такой ситуации прозрачные плексигласовые щитки или очки из обычного стекла.

Различают три воможных принципа защиты — времени, расстоянием и экранировкой.

Защита временем —это ограничение продолжительности работы в поле излучения. Действительно, в результате предварительной радиационной разведки уточняется картограмма гамма-поля на всем рабочем про-странстве. Зная, что и где нужно сделать, дозиметрист задает исполнителям допустимое время для проведения операции. При необходимости принимается решение об эвакуации.

Другой принцип защиты от гамма-излучения столь же прост и нагляден: защита расстоянием.Общеизвестно, что излучение точечного или локализованного источника распространяется во все стороны равномерно. Отсюда следует, что интенсивность излучения уменьшается с увеличением расстояния от источника по закону обратных квадратов. Следовательно, при увеличении расстояния до источника излучения в 2 раза интенсивность его уменьшается в 4 раза и т.д. Соответственно если необходимо снять картограмму гамма-поля с очень высокой мощностью дозы, это делают с максимальным удалением от такого участка.

Третий принцип — защита экранированиемилипоглощением —основан на использовании процессов взаимодействия фотонов с веществом.

Очевидно, что толщина выбранного защитного материала должна соответствовать значению энергии фотонов, определяющих радиационную обстановку. Этот параметр приходится либо измерять непосредственно, либо считать заданным.

Для защиты от проникающего гамма-излучения активной зоны реактора ее окружают многометровым слоем из тяжелых материалов. Толщину защиты (чаще всего из бетона) выбирают такой, чтобы мощность дозы в постоянно обслуживаемых помещениях не превышала предельно допустимою значения. Если это условие соблюдается, персонал может выполнять свои обязанности без ограничения продолжительности рабочего времени и практически всегда без превышения допустимых доз облучения.

[89] Перемены в базисных отраслях промышленности. Новая техносфера и окружающая среда.

В отраслях промышленности сдвиги очевидны. Более эффективно стала использоваться электроэнергия: уменьшилась удельная электроемкость продукции и транспорта. В ближайшие десятилетия можно ждать практического освоения термоядерного производства энергии. Открыты новые, возобновляемые источники энергии – фотохимические, дающие «чистое» химическое топливо, так называемый синтезгаз: смесь водорода и угарного газа.

Заметно снижаются выработка и использование стали – материала, требующего много тепла и энергии; чугуна. То же и с медью, на которой еще пока держится вся электротехника, вся связь. Во-первых происходят революционные перевороты в способах извлечения этого металла из руды. В некоторых странах это делают бактерии, притом в промышленных масштабах. Производство обходится без высоких температур, без ядовитых дымов и без того, что грубо нарушает экологию и делает медеплавильный завод всюду крайне нежелательным соседом.

В США уже сейчас 5% меди получают с помощью бактерий. Да и потребность в меди сильно сокращается, скажем, в телефонных проводах и других средствах связи металл заменяют стеклянные нити-световоды. Спутниковая связь, охватывающая всю планету, обходится вообще без каких-либо проводов.

Еще не научились достаточно комплексно использовать минералы, во многих случаях примитивна технология, мало используются повторные циклы (например, отработавший полиэтилен можно превратить в сырье для изготовления дренажных труб, цветочных горшков, строительных деталей и т.п.).

Появились электростанции, эффективно использующие энергию топлива: природный газ вначале сгорает в газовых турбинах, затем горячие продукты горения дают пар для паровой турбины. В результате повышается коэффициент использования энергии газа и значительно меньше вредных веществ выбрасывается в окружающую среду.

Промышленность продолжает искать и находит новые более эффективные пути экономного расходования ресурсов, достаток продуктов питания и бережное отношение к природе.

Новая техносфера и окружающая среда

Примерно треть выращенного урожая обычно гибнет от вредителей полей, огородов и садов. Человек давно ищет средства борьбы с сельскохозяйственными вредителями.

Очень перспективным оказался биологический метод борьбы с сельскохозяйственными вредителями. В частности, использование насекомых — трихограмм, которые откладывают свои яйца в яйца вредителей и тем гyбят их.

Современные средства защиты растений могут действовать на вредных насекомых, например тлей, и при этом не травить полезных, таких, как златоглазка.

За последние два-три десятилетия наука об атомах и молекулах извлекла для себя уроки. Химические предприятия сегодня, по крайней мере те, что создаются на основе новой технологии, не отравляют атмосферу своими выбросами и не заваливают землю ядовитыми отходами. Их современная продукция не содержит вредных для природы и человека компонентов. Вот несколько примеров.

Известно, что долгое время основой моющих средств были соединения фосфора, которые после того, как они отработают, попадали со стоком воды в водоемы. Фосфор стимулировал бурный рост водорослей, которые выбирали из воды весь кислород, и вода становилась мертвой. Новые моющие вещества делаются уже не на фосфорной основе, а потому их сбросы не несут умирания водоемам.

Обширный фактический материал, взятый из практики и научных разработок, говорит о том, что ростки нового в технологической сфере обещают человечеству безбоязненное вступление в наступающий век. Согласно законам экономики и требованиям экологии, новейшая технология получает простор для своих действий. Переходя к производству на новых, более совершенных основах, мы отправляем на свалку старые способы — худшие как в экономическом, так и в экологическом смысле.