Среда современного большого города резко отличается от среды естественных экологических систем. Ее характеризуют: загрязнение химическими веществами и микроорганизмами, повышенный уровень физических воздействий (шум, вибрация, электромагнитные поля), информационное загрязнение. Город - это зона повышенной опасности возникновения дорожно-транспортных происшествий и промышленных аварий. Все экологические проблемы города являются следствием хозяйственной и иной деятельности людей. К наиболее острым проблемам экологии городской среды относятся: загрязнение атмосферного воздуха, проблема «чистой воды», охрана растительного покрова и почв, управление отходами.
В данном разделе рассмотрим проблемы автомобилизации, пространственной организации территории города, природно-техногенных опасностей для геологической среды, проблемы видеозагрязнения и светового загрязнения среды города. Рассмотрим также глобальную экологическую проблему потепления климата, внимание к которой возросло в связи с подписанием и ратификацией странами мирового содружества Киотского Протокола.
Проблемы автомобилизации. Процесс урбанизации сопровождается бурным ростом автомобилизации во всех странах мира. Автомобильный транспорт является основным загрязнителем воздушной среды. Кроме этого, следствием автомобилизации являются дорожно-транспортные происшествия (ДТП). Ежегодно во всем мире в ДТП погибает более 1 млн. человек. Результаты некоторых зарубежных исследований свидетельствуют о том, что на каждого погибшего приходится приблизительно 20 - 30 раненых, многим из которых требуется госпитализация. На лечение раненных в ДТП уходит 1-3% валового национального продукта каждой страны независимо от уровня ее экономического развития. По данным Комиссии Европейского сообщества, примерно 1 из 80 жителей Европы умирает в возрасте 40 лет и каждый третий европеец проходит курс лечения в больницах вследствие аварий на дорогах.
Несмотря на относительно невысокий уровень автомобилизации в России, уровень аварийности и дорожно-транспортного травматизма в России, по сравнению с развитыми странами, недопустимо высок.
Всего в 2000 г. на территории России зарегистрировано 157,6 тыс. ДТП, в которых погибло 29,6 тыс. и ранено 179,4 тыс. человек. В среднем из каждых 100 тысяч жителей страны в ДТП пострадали (погибли и получили ранения) 144 человека. Число погибших на 100 пострадавших составило 14 человек.
Основной причиной ДТП является несоответствие скорости автотранспортных средств (АТС) конкретным условиям движения (29% ДТП). Неудовлетворительные дорожные условия являются причиной 23% ДТП. Доля ДТП по причине технически неисправного транспорта составила 2,2%.
Среди всех пострадавших в ДТП людей абсолютное большинство составляют пешеходы. На их долю пришлось 44,1% от общего числа погибших и 38,4% - раненых. В среднем по стране из каждых 100 пострадавших пешеходов погибают 16 человек. На долю пострадавших водителей приходится соответственно 27,9 и 27,2% от общего числа погибших и раненых.
Проблемы пространственной организации территории города. Они возникают из-за отсутствия четкого функционального зонирования территории и несоблюдения планировочных ограничений. На отсутствие четкого функционального зонирования городской территории указывают генеральные планы большинства городов России. Функциональное зонирование напрямую связано с границами зон планировочных ограничений.
Так, жилая застройка многих городов оказывается в зонах планировочных ограничений. Например, в г. Нижнем Новгороде и г. Омске часть новой застройки попадает в пределы ареала повышенного шумового воздействия аэропорта. Часть жилой застройки г. Туапсе находится в санитарно-защитной зоне нефтеперерабатывающего завода, в г. Петрозаводске – на территории лесов первой категории защищенности и т.д.
Размещение и развитие объектов городского хозяйства также не всегда соответствует природоохранным нормам. Например, в г. Туапсе городская свалка размещена в природоохранной зоне моря. Территории промышленных предприятий некоторых городов расширяются в селитебную зону.
Следует отметить, что одной из исторических причин возникновения указанных проблем явилось образование городов, связанное со строительством крупных промышленных предприятий. Строительство предприятий сопровождалось формированием при них жилых поселков. Развитие предприятий и расширение поселков способствовало формированию города с чересполосицей жилых и промышленных территорий. Жилая застройка изначально оказывалась размещенной в санитарно-защитной зоне предприятия. Нередко промышленные районы и отдельные предприятия сливались в гигантские промышленные образования, площадь которых достигала 20-30 км2. Многие из них оказывались глубоко включенными в городскую структуру.
В городах Западной Сибири указанные проблемы связаны с эвакуацией промышленных и оборонных предприятий во время Великой Отечественной войны и строительством при них жилых поселков. Строительство обычно проходило без соблюдения планировочных ограничений. В результате значительная часть жилой застройки городов и ныне находится на территории санитарно-защитных зон. Например, в Красноярске некоторые крупные промышленные предприятия (Сибтяжмаш) до сих пор находятся в центральной зоне города и вынос их не планируется.
Природно-техногенные опасности. Урбанизация породила новые виды экологических проблем, получившие название природно-техногенных или инженерно-геологических опасностей. Под природно-техногенными опасностями понимают процессы и явления, которые развиваются в геологической среде в результате техногенных воздействий. К ним относятся: опускание территории, подтопление, карстово-суффозионные провалы, техногенные физические поля. Природно-техногенные процессы могут приводить к преждевременной деформации зданий и сооружений, ускоренному разрушению подземных коммуникаций, а в ряде случаев представлять угрозу для жизни людей. На территории городов техногенные воздействия вызывают появление новых или усиление медленно протекающих природных процессов.
Опускание территорий. Под влиянием тектонических движений земная поверхность медленно опускается или поднимается. На спокойных участках континентов подъем или опускание (либо чередование того и другого) происходит со скоростью от долей миллиметра до 2-3 мм/год. В активных зонах земной коры, например в Гималаях, скорость подъема поверхности составляет 20-30 мм/год. В городах, на фоне естественного движения поверхности Земли, наблюдаются локальные процессы опускания территории. Причинами опускания городских территорий являются дополнительные статические и динамические нагрузки от зданий, сооружений и транспортных систем города.
Подтопление. Развитию процесса подтопления в городах способствует наличие в верхней части геологического разреза слабопроницаемых глинистых прослоев, перекрытых сверху более проницаемыми песчаными и супесчаными отложениями. Подъем уровня грунтовых вод приводит к затоплению подвальных и технических помещений, заболачиванию территории. В результате снижается несущая способность грунтов и, как следствие, наблюдаются преждевременные деформации сооружений и подземных коммуникаций. Подтопление может вызывать загрязнение грунтовых вод, усиливать коррозию подземных коммуникаций, приводить к деградации почв и угнетению растительности. Причиной подтопления городских территорий является усиление режима питания грунтовых вод и, как следствие, подъем их уровня. Природным источником питания грунтовых вод являются атмосферные осадки. Однако основными источниками питания грунтовых вод на городских территориях являются утечки из водопроводов, канализации, систем теплоснабжения.
Карстово-суффозионные провалы. Развитие карстово-суффозионных процессов характерно для геологической среды с близким к поверхности залеганием растворимых и вымываемых пород: солей, гипса, известняка, мела. В этих местах часто образуются карстовые пустоты. Если они расположены на глубине не более 100 м от поверхности, кровля перекрывающих их пород может обрушиться, а на поверхности земли появится карстовая воронка. Подобные образования известны во многих странах – Австрии, Англии, Италии, России, США, Индии, Испании и др. На территориях, сложенных карстующимися породами, могут находиться пустоты, возраст которых измеряется сотнями миллионов лет.
Устойчивость городских территорий, пораженных карстом, может нарушить интенсивная откачка подземных вод и изменение установившегося гидродинамического режима. В этом случае здесь развиваются карстово-суффозионные процессы, приводящие к образованию воронок природно-техногенного характера.
В России в районе г. Дзержинска на площади 283 км2 с 1935 по 1959 гг. произошло 54 провала, а в районе г. Уфы за последние 65 лет зарегистрировано более 80 провалов. За последние 30 лет в северо-западной части Москвы образовалось 42 карстово-суффозионных провала. Провальные воронки имели диаметр от нескольких метров до 40 м, глубину от 1,5 до 5-8 м.
Техногенные физические поля. Интенсивная хозяйственная деятельность в городах вызывает образование в геологической среде техногенных физический полей – вибрационных, блуждающих электрических токов, температурных.
Вибрационные поля обусловлены прежде всего движением транспорта. Они оказывают динамическое воздействие на грунты, вызывая снижение их несущей способности, ухудшают техническое состояние зданий и сооружений. Вибрационные поля негативно влияют на состояние здоровья населения. Электрические поля блуждающих токов на территории городов образуются за счет утечек с электрифицированного рельсового транспорта, заземленных промышленных установок, станций катодной защиты. Эти поля повышают коррозийную активность грунтов по отношению к подземным коммуникациям, например к стальным трубопроводам.
Температурные поля. В геологической среде урбанизированных территорий создаются зоны тепловых аномалий с повышением температуры над фоном до 10 и более градусов. Причинами этого явления могут быть: утечка нагретых вод из подземных коммуникаций, тепловыделение отдельных промышленных объектов, использование подземных вод в качестве охладителей систем кондиционирования воздуха, нарушение естественного режима поглощения солнечного тепла из-за сильной загрязненности атмосферы и экранирования значительной части площади городской территории различными объектами. Температурные аномалии повышают агрессивность грунтов и грунтовых вод по отношению к подземным сооружениям и коммуникациям, отрицательно влияют на почвенную биоту и состояние подземных вод.
Световое загрязнение окружающей среды – это экологическая проблема, о которой заговорили сравнительно недавно. Оно вызвано ночным электрическим освещением городов. Электрическое освещение улиц, зданий, рекламных щитов и вывесок стало широко использоваться с 20-х - 30-х годов прошлого столетия. Оно создает комфортные условия человеку в ночные часы. Но вместе с этим светящиеся города наносят большой вред остальной биоте. Птицы от действия искусственного света теряют ориентацию и меняют направление миграционных перелетов. Электрический свет негативно влияет на жизнедеятельность пресмыкающихся, обитающих на городских территориях. Сокращается численность, и меняются места обитания бабочек, жуков, москитов, а следовательно, и питающихся ими отдельных видов пернатых.