Экология города: проблемы и пути их разрешения

Введение

В данной работе рассмотрены не только дано общее представление о градостроительной экологии, приведены особенности экологии городской среды, а так же приведены некоторые мероприятия по ее оптимизации.
В XX столетии зародилось особое направление градостроительной теории и практики – градостроительная экология. Это направление продолжает активно развиваться в современных строительных отраслях.
Строительное производство и городская среда в целом с экологической позиции в настоящее время являются экологически ориентированным, начиная с производства строительных материалов, к которым предъявляются жесткие требования по безопасности (радиационной, химической и т.д.) и заканчивая соблюдением требований экологической безопасности при производстве работ.
Актуальность данной темы подтверждается постоянными исследованиями в области различных направлений урбоэкологии и влиянии городской среды на состояние здоровья человека и на естественные экосистемы.
Целью настоящей работы было изучение экологических проблем городской среды. Для этого был определен ряд задач:
- рассмотреть особенности микроклимата городской среды;
- рассмотреть негативные факторы урбанизированных территорий и их воздействие на здоровье человека;
- определить признаки деградации экосистем в условиях городской среды;
- привести мероприятия по улучшению экологической обстановки в городской среде.

1. ОСОБЕННОСТИ ЭКОЛОГИИ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ
В научном представлении городская среда – это территория города, в пределах которой размещены производственные, жилые, оздоровительные, научно-просветительские и комплексы.

1.1. Особенности микроклимата городской среды
Работа городского транспорта, технологические процессы, создающие выбросы отработанных газов, модифицируют газовый состав атмосферы. Поэтому над городом в значительной мере изменяется метеорологический режим и формируется свой особый микроклимат. Особенности микроклимата городской среды заключаются в следующем [2]:
уменьшен приток прямой солнечной радиации на 10-25 %;
вследствие излучения отдельных участков поверхности города образуются “острова тепла”;
температурный режим воздуха в городе может быть выше на 7-15 С, чем в пригороде;
над городом количество атмосферных осадков увеличивается зимой на 50 %, летом на 15 из-за наличия ядра конденсации, или взвешенных веществ в воздухе;
с территории города сток атмосферных осадков в разы превышает сток с почвенных покровов пригородных территорий из-за частого исподбзования в городе искусственных покрытий;
атмосферный воздух над городом суше на 5-10 %;
в промышленных городах частота возникновения туманов в 1,5-2 раза больше, чем в пригородах.
В ясную тихую погоду при наличии “городского бриза” над городом может сформироваться тепловой “колпак”, представляющий собой грязный воздух, который затягивается в его центральную зону города с окраин.
Таким образом, при определенных метеоусловиях грязный атмосферный воздух циркулирует из промышленного пригорода в центр города и обратно.
С целью минимизации данного процесса предполагается отделять селитебную и промышленную зоны санитарно-защитной зоной с высокой степенью озеленения, препятствующей поступлению загрязнённого потока в центр города.
Особенной эколого-социальной значимостью обладают лесные экосистемы и зеленые насаждения в пределах городской среды. Основными их функциями при являются:
1. Выполнение санитарно-гигиенической функции, которая заключается в очистке воздушного бассейна. Растительность поглощает углекислый газ и насыщает воздух кислородом. До 30 кг полезных для человека эфирных масел выделяется в год с каждого гектара, занятого деревьями. На земельном участке в 1 га, засаженном деревьями и 23 кустарниками, за один час поглощается весь углекислый газ, выделяемый за это время 200 людьми. Каждое дерево в зеленых массивах поглощает около 30-40 кг пыли и других твердых частиц ежегодно, а если дерево имеет богатую лиственную крону, то это значение доходит до 68 кг.
За сутки одно дерево средней величины продуцирует столько свободного кислорода, сколько необходимо для дыхания трех человек. Ежегодно каждое взрослое дерево поглощает такой объем выхлопных газов автотранспорта, который выделяется при пробеге 25 тысяч км.
2. Зеленые насаждения способствуют уменьшению интенсивности солнечной радиации. Степень снижения ее зависит от наличия листвы, плотности кроны деревьев и кустарников, высоты стояния солнца и других факторов. Сквозь листву под полог проникает менее 10% солнечной радиации, уменьшение сомкнутости на 10% увеличивает количество солнечной радиации на 6-10%.
3. Температура воздуха летом среди внутриквартальных насаждений снижается на 7-10°С, в скверах – на 5-10°С, в однорядных уличных посадках – на 10°С, по сравнению с городскими улицами и площадями. Летом, когда воздух на улицах и в жилых кварталах нагревается выше 25°С., его относительная влажность снижается до 20-24%. Вследствие этого создаются климатические условия, сходные с климатом пустынь – иссушающая жара и сухость воздуха. Однако, относительная влажность воздуха в жаркие дни в посадках на 7-40% выше, чем в городских кварталах, что вызвано непрерывным испарением воды растениями.
4. Лесные массивы в полной мере понижают уровень шумового загрязнения. Оптимальное размещение и подбор соответствующих видов лиственных деревьев позволяет поглотить до 1/3 звуковой энергии. Уровень шума в условиях плотной застройки при отсутствии зеленых насаждений в 5 раз больше, по сравнению с улицей, где вдоль тротуаров высажены рядами деревья.
5. Растения оказывают влияние на степень ионизации воздуха. Легкие отрицательные ионы оказывают самое благоприятное воздействие на окружающую среду. Ионизированные молекулы водяной пыли, дыма, паров, загрязняющих воздух являются носителями положительно заряженных тяжелых ионов. Таким образом, чистота воздуха в существенной мере определяется соотношением количества тяжелых и легких ионов. Количество легких ионов в 1 см3 воздуха в промышленном районе - 200-400, в закрытом многолюдном помещении - 25-100, в городском парке - 800, над лесным массивом составляет 2000-3000.
При озеленении территорий промышленных предприятий и их санитарно-защитных зон, обочин дорог рекомендуется выбирать наиболее устойчивые растения, кроме того, степень и характер защитного воздействия растений в значительной степени зависят и от типа посадок.
По специфике действия лесопосадки классифицируют на изолирующие и фильтрующие.
 Изолирующими называют лесопосадки, имеющие плотную структуру (полосы и небольшие массивы), которые формируют механическую преграду на пути следования загрязненного воздушного потока, которая заставляет поток обтекать данную лесопосадку

. При этом достигается понижение содержания газообразных примесей на 25-35% путем их рассеивания и отклонения загрязненного потока. Так же отмечается поглощающее воздействие зеленых насаждений. 
Фильтрующими называются разреженные лесопосадки, которые продуваются и, выполняют роль биологического и механического фильтра при прохождении воздушного потока сквозь массив. Данные лесопосадки чаще всего используются при проектировании и санитарно-защитных зон.

1.2. Негативные факторы урбанизированных территорий
Наиболее распространенной проблемой урбанизированной территории является загрязнение компонентов окружающей среды: атмосферного воздуха, поверхностных и подземных водоемов, почвенного покрова. Ввиду интенсивного сосредоточения промышленных объектов, инфраструктуры, транспортных узлов в пределах городской среды экосистемы и сам человек наиболее подвержены негативным воздействиям.
В результате деятельности промышленных объектов, транспортных средств в воздухе городов наблюдаются превышения оксидов азота, серы, углерода. В результате физико-химических реакций в атмосфере наблюдаются кислотные дожди, Которые в свою очередь приводят к закислению и засолению почв.
Большие объемы образующихся твердых бытовых отходов в большинстве городов подлежат захоронению, в результате чего подлежат отчуждению большие участки земель.
Уровень фонового шума в пределах города зачастую превышает допустимый. Источниками шумового и вибрационного воздействия может являться работа строительной техники, движение транспортных средств.
1.3. Экосистемы в условиях городской среды
Следует учитывать, что в результате загрязнения атмосферного воздуха представители растительных сообществ находятся в угнетенном состоянии. Такие растения будут иметь следующие признаки:
- пожелтение листовой пластинки;
- частичное усыхание листьев, ветвей или побега:
- преждевременное опадание листвы;
- широкое распространение сорняковых растений.
Мегаэкосистема, или биологическая природная зона города, включает все категории городских и пригородных насаждений, характеризует степень озелененности мегаполиса. Имеющиеся вокруг мегаполиса лесопарки, образуют макроэкосистему, биологический комплекс ландшафта, представленный лесопарками, площадь которых может составлять до нескольких тысяч гектар.
Городские растения находятся под влиянием целого комплекса негативных факторов, связанных с антропогенным загрязнением среды обитания, и соответствующим образом реагируют на него. При этом для древесных растений антропогенный прессинг имеет хронический характер, сопоставимый по длительности с продолжительностью жизни деревьев.
Деградация леса проявляется в снижении жизненного состояния деревьев и усыхании древостоев, гибели подроста, уменьшении биологической продуктивности, упрощении структуры и сокращении видового разнообразия лесных экологических систем. 
Основными факторами деградации леса являются техногенное загрязнение окружающей среды, и атмосферного воздуха в частности.
Степень деградации леса зависит от состава и объема выбросов, длительности, интенсивности воздействия и расстояния от очага загрязнения. Наиболее чувствительны к загрязнению хвойные породы, у которых загрязнение приводит к хлорозу хвои за счет снижения содержания хлорофилла, сокращению продолжительности жизни хвои и скелетных ветвей, снижению прироста побегов и радиального роста ствола и, как следствие, к снижению жизненного состояния деревьев и продуктивности древостоев.
Под воздействием техногенного загрязнения на начальном этапе деградации леса снижается видовое разнообразие за счет уничтожения наиболее чувствительных к загрязнению видов из лесных экосистем, особенн оэтому подвержены представители моховидных и лишайников. Всходы и подрост многих видов деревьев леса гибнут на последующих стадиях деградации. При продолжительном и сильном влиянии токсических веществ отмечаются структурные изменения в лесных экосистемах: исчезает мохово-лишайниковый ярус, уничтожается подстилка, подавляется рост деревьев, снижается видовое разнообразие травяно-кустарничкого яруса, усыхает древостой и т.д.
У деревьев, произрастающих на территории города, снижена ассимиляционная активность, наблюдается снижение хлорофилла, изменения строения хлоропласта и клеточного сока под влиянием токсических веществ.
Скорость деградации растительного сообщества зависит от степени токсичности и продолжительности действия выбросов, а также от общих условий данного местообитания и может привести к полному отмиранию фитоценоза.
Различают две группы повреждений токсическими газами: видимые и скрытые. Внешние признаки повреждения деревьев и кустарников выражаются в изменении окраски, появлении некрозов ассимиляционных органов до преждевременного листопада, недоразвитости побегов, суховершинности и полной гибели растений. Часто наблюдается деформация листьев, образование уродливых выростов и «ведьминых метел». [7]
Скрытые повреждения проявляются в снижении продуктивности за счет ингибирования фотосинтеза, изменений метаболизма, ускорения старения, увеличения восприимчивости к болезням и вредителям.
Часто отмечается, что некоторые деревья растущие вдоль дорог, либо угнетены, либо находятся в явно болезненном состоянии. Последнее у растений древесного яруса выражается в суховершинности кроны, ее изреженности. Таких деревьев вдоль автотрасс довольно много. Встречаются также и погибшие деревья - как стоящие на корню, так и уж лежащие на земле. Естественно последствия воздействия автотранспорта на лесные экосистемы проявляют себя не сразу.
Помимо внешних морфологических проявлений угнетения и деградации лесных экосистем в зоне действия выбросов загрязняющих веществ, следует отметить фенологические особенности развития отдельных особей.
Некоторые авторы отмечают, что в урбоэкосистемах происходит нарушение фенологического развития растений: ускоряются начальные фазы распускания почек, облиствения побегов, начала цветения, начала листопада. Ослабление городских древесных насаждений приводит к появлению вредителей и болезней, что усугубляет их состояние, является причиной гибели. Комплекс негативных факторов в урбанизированной среде приводит к сокращению жизни и развития растений в 2-3 раза.
Некоторые авторы [9] в своих исследованиях выявляют проявления адаптивных механизмов организации лесной экосистемы в урбанизированной среде. Они ведут к повышению скорости годичного оборота фитомассы в условиях мощного геохимического воздействия и направлены на поддержание устойчивости экосистемы