Текст книги "Экологические особенности городской среды"

2.6 Животный мир городов

В настоящее время животный мир городов наряду с растительным является одним из главных индикаторов состояния окружающей среды и качества жизни городского населения. Численность и видовой состав некоторых животных определяет часто степень экологического благополучия того или иного района урбанизированной территории.

Животный мир городов сильно отличается от природной фауны: он гораздо беднее по видовому разнообразию, чем естественные сообщества, здесь нередко преобладают другие виды. В первую очередь, таковыми являются наиболее экологически пластичные животные, особенно всеядные, и те, которые быстро адаптируются к городскому шуму, его микроклимату, скоплению людей. Происходит так называемая синантропизация – приспособление организмов к обитанию вблизи человека.

Синатропы подразделяются на квартирантов, использующих только убежища вблизи человека (ласточки, стрижи) и строгих синантропов, питающихся в пределах жилья человека (тараканы, клопы постельные, крысы и др.). Виды, отдельные особи которых живут вблизи человека, в то время как основная часть – далеко от него, называют частичными синатропами (утки в городе), а обитающие вблизи людей короткое время – временными синантропами (перелетные птицы).

Количество и видовой состав синантропных животных является важным показателем экологического состояния городов, качества жизни населения. Нельзя делить указанных животных на полезных и вредных. Каждый вид выполняет определенные функции, в том числе и те, которые полезны человеку, в частности санитарные.

В целом животных, проживающих в городе, можно разделить на следующие группы: млекопитающие, птицы, земноводные и пресмыкающиеся, рыбы и насекомые. К млекопитающим наиболее распространенным в городе можно отнести серую крысу, домовую мышь, кошек и собак. Серые крысы обитают в основном в подвалах и нижних этажах зданий, а также на свалках, где скапливается больше мусора и пищевых отходов. Они отличаются умом, сообразительностью, легко адаптируются к изменяющимся условиям среды обитания. Они приносят большой вред человеку: поедают и портят продукты питания, разносят опасные инфекции (туляремию, лептоспироз, трихинеллез, бешенство, чуму), повреждают сооружения, подземные кабели и коммуникации. Экологическая ниша, освобожденная крысами, довольно быстро заполняется домовыми мышами.

В отличие от крыс, мыши осваивают все этажи, даже верхние. Особенно они предпочитают нижние и верхние этажи, где больше возможностей для устройства гнезд. По наблюдениям специалистов, чаще всего мыши появляются в зданиях, которые имеют технические нарушения. Нашествие мышей в городские поселения в основном происходит осенью, после наступления холодов. Что касается крыс, их переселению способствуют часто проведение ремонтных работ в местах их первоначального обитания или ликвидация свалок.

Среди млекопитающих, обитающих в городе, встречаются насекомоядные и рукокрылые. К первой группе относятся ежи обыкновенные, кроты, бурозубки и белозубки. Рукокрылые представлены в основном летучими мышами.

Особое беспокойство человека из представителей городской фауны вызывают бездомные животные, в основном собаки и кошки. Они опасны для человека: ухудшают санитарно-эпидемиологическую обстановку, поскольку способны передавать некоторые заболевания, нередко нападают на людей. Часто бездомные собаки объединяются в стаи, представляющие угрозу не только для людей, но и домашних животных.

Среди птиц наиболее распространенными видами являются серая ворона, сизый голубь и домовой воробей, на них приходится более 70 % всего птичьего населения.

Серая ворона представляет собой наиболее пластичный вид, хорошо адаптированный к жизни в городских условиях. Вороны полностью приспособились к особенностям городской жизни. Они научились отнимать пищу у домашних животных, извлекать ее из всевозможных упаковок. Их поселения обычно располагаются недалеко от источников питания, тем самым они экономят энергию на перелетах. Они практически не боятся городского шума и даже человека. Было установлено, что 40 % популяции серой вороны ведет оседлый образ жизни.

Сизые голуби по численности в городе на порядок превышают этот показатель для сельской местности, что объясняется относительно легким добыванием пищи. Основным источником питания для голубей являются пищевые отходы. Они ведут в основном оседлый образ жизни. Сизый голубь наносит весьма заметный ущерб здоровью человека. Согласно данным ученых, от 40 до 90 % птиц заражены орнитозом. На чердаках, где особенно любят гнездиться голуби, размножаются клещи, блохи, мухи, моль. Помет голубей способствует разрушению металлов и отделочных материалов, скульптур, поскольку ускоряет коррозионные процессы.

Домовой воробей – постоянный спутник человека в городе с древних времен.

Уничтожая вредных насекомых, он приносит пользу деревьям, а значит и человеку.

Во многих городах Европы и Америки предпринимаются усилия по заселению городов некоторыми хищными птицами, прежде всего соколами. Птенцы таких птиц, будучи выпущенные в городскую среду, воспринимают ее как естественную. Улетая в дальнейшем на зимовку, они, как правило, возвращаются обратно в город, гнездятся там и питаются воронами и голубями, тем самым регулируя численность указанных птиц. Кроме соколов, в городах все чаще обнаруживают ночных хищных птиц, прежде всего ушастой совы. Это связано с наличием для них достаточно качественной кормовой базы.

Водоплавающие птицы при наличии соответствующих условий относительно легко осваивают городские территории. Из них наиболее экологически пластичным видом оказалась утка-кряква, которая способна обитать в небольших водоемах, пригородных и городских прудах, поймах и руслах рек.

К городским условиям относительно быстро адаптируются синицы, все чаще встречаются дрозды, пищухи, дятлы, трясогузки и другие птицы. В то же время такие виды птиц, как скворец, городская ласточка, зяблик, щегол гнездятся в городах нерегулярно и в небольшом количестве.

К земноводным относятся безногие (черви), хвостатые (саламандры, тритоны) и бесхвостые амфибии (лягушки, жабы). Среди пресмыкающихся выделяют следующие отряды: клювоголовые (водятся на островах Новой Зеландии), чешуйчатые (ящерицы, хамелеоны, змеи), крокодилы и черепахи. Для их благополучного существования требуются мелкие, относительно теплые, и главное, чистые водоемы. Именно снижение чистоты водоемов делает указанные организмы наиболее уязвимыми в городской среде. Численность ящериц, ужей, гадюк катастрофически снижается и это опасно, так как в соответствии с принципом обязательного естественного заполнения освободившихся экологических ниш на их место могут прийти иные организмы, более опасные для человека. [12].

Рыбы являются адекватными индикаторами состояния водоемов. Они более быстро, нежели человек, реагируют на изменение условий обитания, и состояние их организма часто является основой для прогнозирования качества здоровья потребляющих их людей. Большое количество видов загрязняющих веществ, аккумулируемых в илах водоемов и растениях и сбрасываемых в воду, крайне опасно для рыб. Особенно чувствительными к загрязнениям оказываются отложенная икра и мальки рыб. При нересте рыб в загрязненной воде у их потомства развиваются аномалии и всевозможные уродства, появляются опухоли.

Согласно токсикологическим исследованиям, нефтепродукты являются одним из основных загрязнителей в теле рыб, многие из них обладают специфическим запахом. Анализы выявляют у выловленной рыбы наличие высокотоксичных тяжелых металлов, таких как свинец, мышьяк, ртуть, отдельных видов пестицидов.

Среди важнейших способов выживания насекомых основное место занимают сравнительно небольшие размеры, колоссальная плодовитость и, как ни парадоксально, малая продолжительность жизни отдельных особей. Многие насекомые занимают исключительно важное положение в городских экосистемах, поддерживая их стабильность. Они выполняют функции опыления, перерабатывают растительные остатки, интенсифицируют почвообразование и т.д. Специально разводят различных насекомых, уничтожающих вредителей. Это так называемые энтомофаги (божьи коровки, жужелицы, муравьи), которых выпускают в сады, на поля, в теплицы, где они начинают борьбу с вредителями.

Комнатная муха – непременный спутник человека (синантроп), она давно покинула дикую природу, предпочитая жить в городской среде. Однако муха один из самых активных переносчиков заразы, но с другой стороны, именно личинки мухи уничтожают огромные количества гниющих отходов.

Тараканы, особенно рыжий (прусак) и черный, являются настоящими или строгими синантропами. Они представляют большую опасность для людей: они не только портят продукты, но и переносят различные болезни (тиф, холеру, дизентерию, туберкулез, яйца глистов). Шкурки мертвых тараканов выделяют очень сильный аллерген. Всемирная организация здравоохранения ставит таракана на третье место после таких возбудителей аллергии, как цветочная пыльца и клопы.

Комары распространены повсеместно. Известно более 20 тысяч видов этого насекомого. В России комар не встречается лишь в Арктике и в горах выше 3 км. Наиболее распространенными видами комаров в городе являются два – комарпискун и малярийный комар. Необходимо отметить, что кровососущими и, следовательно, опасными для человека являются только самки, самцы же питаются соком растений.

Муравьи обитают практически везде. В доме человека муравей нашел и тепло, и обильную пищу. Он всеяден, в его рационе хлеб, варенье, фрукты, мясо и даже гниющие остатки пищи. Муравьи, как и осы, выполняют функцию санитаров, выкармливая свое потомство предварительно убитыми или парализованными насекомыми – потребителями зеленой массы растений. Однако они способствуют распространению целого ряда заболеваний как самого хозяина-человека , так и его домашних животных. Несмотря на большие усилия, до сих пор не найдено эффективного и экологически безвредного средства борьбы с муравьями. Применение различных ядов, помимо нанесения вреда муравьям, опасно и для человека.

Животный мир городов довольно сильно отличается от природной фауны. Прежде всего, он намного беднее по видовому разнообразию, чем естественные сообщества. Причем в городах преобладают совершенно иные виды, не типичные для последних. В настоящее время наиболее острой проблемой урбанизированных территорий является неуклонное вымирание видов, причем это явление имеет место в основном в районах массовой застройки. Указанный процесс достиг той стадии, когда исчезают не только редкие позвоночные животные, которые требуют для своего существования крупных природных массивов со сложной структурой, но и мелкие беспозвоночные, обладающие гораздо большей неприхотливостью. С исчезновением основных кормовых растений в городах пропадают и связанные с ними виды пчелиных, выкармливающих потомство пыльцой. Падает численность таких насекомых, как гусеницы, бабочки, жуки. Согласно расчетам ученых, в наши дни исчезает примерно по одному виду беспозвоночных ежедневно.

Многообразие живых организмов, проживающих в городах, служит индикатором благополучия всей среды в целом. При решении проблемы охраны городских животных в первую очередь следует направить усилия на сохранение их местообитаний. Потому огромное значение имеет организация в черте города особо охраняемых природных территорий – микрозаповедников и зон покоя в парках. Такие территории могут выполнять разнообразные функции: ресурсосберегающие, хозяйственные, научные, воспитательно-образовательные.

Сохранение биоразнообразия в городской среде должно рассматриваться как качественное улучшение среды обитания самого человека. Поэтому при планировании города следует так продумать зонирование его территории, чтобы, с одной стороны, обеспечить максимально возможную сохранность живой природы, а с другой – сделать ее наиболее привлекательной для горожан, учесть их эстетические потребности в сочетании с оздоровительными.

2.7 Вопросы для самоконтроля

1. Какие факторы природной среды влияют на микроклиматические условия местности?

2. Какие факторы городской среды влияют на формирование микроклимата города?

3. Перечислите основные антропогенные факторы неблагоприятного воздействия на растительность городов.

4. Перечислите основные санитарно-гигиенические функции зеленых насаждений.

5. Что такое ионизация воздуха? Какую роль в этом играют растения? От чего зависит фитонцидная активность растений?

6. Охарактеризуйте роль растений в улучшении микроклимата городов.

7. Что такое синантропизация организмов? Какие группы животных проживают в городах?

8. Для чего в городах разводят хищных птиц?

9. Охарактеризуйте положительную роль, которую играют в городе земноводные и пресмыкающиеся?

10. Почему необходимо сохранить биоразнообразие организмов в городах?

3 Воздух урбанизированных территорий

3.1 Источники загрязнения атмосферного воздуха

Под загрязнением атмосферы следует понимать изменение ее химического состава при поступлении примесей различного происхождения. Масштабы загрязнения атмосферного воздуха связаны с мощностью выбросов и динамикой воздушных потоков.

Источники выбросов вредных примесей по характеру, технологии образования и выхода в атмосферу загрязнителей можно разделить на источники образования загрязняющих веществ и источники загрязнения воздушной среды:

1. К источникам образования загрязняющих веществ относится любое технологическое оборудование, порождающее вредные компоненты, которые потенциально способны переместиться в атмосферу.

2. Источники загрязнения воздушной среды разделяют на источники выделения примесей в воздух помещения и источники выброса примесей в атмосферу. Кроме того, промышленные источники выбросов примесей делят на организованные, неорганизованные и распределенные:

а) организованный промышленный выброс поступает в атмосферу в виде компактного направленного потока через специально сооруженные вентиляционные системы или их элементы;

б) неорганизованный промышленный выброс поступает в атмосферу в виде ненаправленных потоков в результате нарушения герметичности зданий, сооружений, установок, а также отсутствия вентиляционных систем;

в) распределенные выбросы в основном связаны с автотранспортом и авиацией.

Источники загрязнения атмосферного воздуха принято классифицировать также:

– по высоте выброса, как высокие (>100 м), средние (от 50 до 100 м), низкие (от 2 до 50 м) и наземные (от 0 до 2 м);

– по температуре выброса: сильно нагретые (∆t>100 °C); нагретые (20 °C<∆t<100 °C); слабо нагретые (5 °C<∆t<20 °C); изотермические (∆t=0); охлажденные (∆t<0);

– по составу выбросов: с условно чистыми вентиляционными выбросами (не >ПДКр.з.), с выбросами неприятно-пахнущих веществ, большое количество нетоксичных или инертных газов, с выбросами токсических, раздражающих, канцерогенных и т.п. веществ;

– по агрегатному состоянию: газообразные и парообразные, жидкие (кислоты, щелочи и т.д.), твердые (пыли, сажа, соединения металлов) и смешанные;

– по назначению: технологические (т.е, содержащие хвостовые газы после улавливания) и вентиляционные (выбросы через местные отсосы);

– по форме: линейные (автомобильные дороги), точечные (трубы, шахты) и площадные (несколько источников на небольшой территории);

– по месту расположения: незатененные или высокие (загрязняющие вещества удаляются на высоту, превышающую высоту здания в 2,5 и более раз, например, труба), затененные или низкие (расположенные на высоте в 2,5 раза меньше высоты здания, например, вытяжка) и наземные (находящиеся на поверхности земли);

– по дальности распространения: внутриплощадные (концентрация загрязняющих веществ от источника превышает ПДК на территории промышленной площадки) и внешнеплощадные (концентрация загрязняющих веществ от источника превышает ПДК и на территории промышленной площадки и в селитебной зоне);

– по продолжительности действия: мгновенные, залповые, непрерывные и периодического действия.

Такая классификация позволяет провести стилизацию огромного разнообразия источников загрязнения в городах. Отдельные слабые, маломощные выбросы от многочисленных однотипных источников (например, жилых домов одноэтажной застройки) можно рассматривать как площадной источник, предполагая, что суммарный выброс равномерно распределен по рассматриваемой площади. Главные магистрали города можно рассматривать как линейные источники с мощностью, зависящей от интенсивности движения автотранспорта.

3.2 Естественные и антропогенные источники загрязнения атмосферы

Все источники загрязнения атмосферного воздуха подразделяются на естественные и антропогенные.

К естественным источникам загрязнения относятся:

а) внеземное загрязнение воздуха пылью космического происхождения и космическим излучением;

б) земное загрязнение атмосферы при извержениях вулканов, пыльных бурях, лесных и степных пожарах, пылью эрозии почв, частицами морской соли, продуктами растительного, животного и микробиологического происхождения.

Условно разделяют естественное загрязнение атмосферы на континентальное и морское, а также неорганическое и органическое. К источникам органического загрязнения относят аэро-планктон-бактерии, в том числе болезнетворные, споры грибов, пыльцу растений (включая и ядовитую пыльцу амброзии). Уровень таких загрязнений рассматривается в качестве фонового, который мало изменяется во времени.

Антропогенные источники загрязнения атмосферы подразделяют на источники газообразных соединений, радиоактивные, тепловые, шумовые и электромагнитные. Основными антропогенными источниками загрязнения атмосферы являются автомобильный транспорт и промышленные предприятия. [1].

Автомобильный транспорт. Сейчас на Земле эксплуатируется около 900 млн. автомобилей, на их долю приходится больше половины всех вредных выбросов в окружающую среду, особенно в крупных городах, при этом на 90 % воздействие на атмосферу связано с работой автотранспортных средств на линии, остальной вклад вносят стационарные источники (участки, станции технического обслуживания, стоянки и т.д.). Отработавшие газы автомобильных двигателей содержат около двухсот веществ, большинство из которых токсичны. В выбросах карбюраторных двигателей основная доля вредных продуктов приходится на оксид углерода, углеводороды и оксиды азота, в выбросах дизельных двигателей – на оксиды азота и сажу. [11].

В среднем при пробеге 15 тыс. км за год каждый автомобиль сжигает 2 т топлива и около 26-30 т воздуха, в том числе 4,5 т кислорода, что в 50 раз больше потребностей человека. При этом автомобиль выбрасывает в атмосферу (кг/год): СО-700, NO₂ -40, несгоревших углеводородов – 230 и твердых веществ – 3-5. Кроме того, выбрасывается много соединений свинца из-за применения этилированного бензина. В связи с этим в домах, расположенных рядом с большой дорогой (до 10 м), жители болеют раком в 3-4 раза чаще, чем в домах, удаленных от дороги на расстояние 50 м. Вместе с тем транспорт отравляет также водоемы, почву и растения. Это происходит по двум причинам:

– во-первых, автомобильный двигатель в процессе работы выделяет в атмосферу целый комплекс веществ: соединения серы и свинца, оксиды азота и углерода, альдегиды, ароматические углеводороды, сажу, бенз(а)пирен и так далее;

– во-вторых, автомобиль при движении взаимодействует с поверхностью дороги и результатом этого взаимодействия является аэрозоль, количество которого зависит от многих специфических факторов, характеризующих состояние дороги. Поэтому для оценки качества атмосферы в промышленном городе следует оценивать не только состояние автомобильного парка, но и состояние автомобильных дорог. [8].

Для сокращения вредного влияния транспорта на природу проводятся работы по следующим направлениям:

– в автотранспорте применяют менее токсичные дизельные двигатели, сжиженный природный газ и специальные добавки в бензин (водород, метанол и высшие спирты). Использование газа позволит снизить в выхлопе содержание вредных веществ до 40 % (оксида углерода, сажи);

– применение бензиноводородного топлива (содержание водорода 12 %), при этом экономичность двигателей повысится на 20 %, расход топлива снизится на 40 %;

– в ближайшей перспективе предполагается использование полностью сгорающего водородного топлива и электромобилей. [10].

Улицы современного города представляют собой сложные инженерные сооружения. Они определяют лицо города, степень его благоустройства. Городские улицы связывают в единую транспортную сеть жилые, промышленные, административные районы и служат для движения городского транспорта и пешеходов, а также размещения зданий и других элементов оборудования и благоустройства.

Поэтому рассмотрим подсистему «автомобиль – дорога» в качестве самостоятельной системы, определяющей качество атмосферы на улицах промышленного города (рисунок 1). [8].

Рисунок 1 – Модель улицы промышленного города

Основными элементами этой системы выступают:

1. Автотранспорт, выбрасывающий в атмосферу n-ое количество примесей (газов, тяжелых металлов и т.д.), является источником примесей.

2. Автомобильная дорога – источник пыли.

3. Атмосфера улицы, в которой наблюдается распределение примеси, выступает средой. Под средой нами подразумевается объем воздуха, который определяется характеристиками автодороги (длиной и шириной полотна дороги) и высотой застройки.

4. Метеоусловия, задающие механизм распределения примеси в атмосферном воздухе улицы.

В качестве комплексного показателя, характеризующего качество атмосферы, нами предлагается категория опасности улицы (КОУ), которую определяли через категории опасности (выбросы) автомобильного транспорта (КОА) и автомобильной дороги (КОД), то есть:

КОУ = КОА + КОД (3)

Под категорией опасности автомобиля подразумевается объемная скорость генерирования примесей от всего автомобильного транспорта, находящегося на территории города и определяется по формуле 4:

Таким образом, КОА является характеристикой выбросов двигателей автомобилей, находящихся в уличном потоке, а для оценки категории опасности автомобильного транспорта необходимо знать как интенсивность движения на улицах города, так и природу, и количество выбросов примесей в отработанных газах (ОГ) автомобилей. [9].