Геоэкология. Геоэкология Голубев учебник. Учебник для студентов высших учебных заве дений. М. Издво геос, 1999. 338 с
 Скачать 2.02 Mb.
|
|
Часть IV. Геоэкологические аспекты природно-техногенных систем Х.1. Природно-техногенные системы В результате деятельности человека за всю историю его суще- ствования, и в особенности за последние 50–100 лет, на Земле сформировались такие системы, в которых большую, если не оп- ределяющую роль играют не только естественные, но и техноген- ные процессы. Эти системы можно назвать природно- техногенными. К ним относятся разнообразные городские и сель- ские поселения, сельскохозяйственные системы, отдельные про- мышленные предприятия и индустриальные зоны, транспорт и транспортные коммуникации, энергетические системы, горно- рудные предприятия вместе с зонами их влияния, рекреационные системы и др. Природно-техногенные системы (ПТС) существенно преобра- зовали ту природу, которая была до появления человека. Уже в древнем Риме горно-промышленные предприятия заметно влияли на состояние окружающей среды. Несмотря на то, что ПТС и сей- час обычно занимают относительно небольшую площадь, их влияние на экосферу и ее составные части весьма велико. Природно-техногенные системы отличаются двойственностью, как это видно из самого термина. С одной стороны, первоначаль- ные природные их особенности в значительной степени измене- ны, и состояние ПТС определяется антропогенной нагрузкой на них. С другой стороны, основные особенности их функциониро- вания во многом зависят от природных условий, в которых эти системы размещаются. Основные компоненты ландшафта, такие как рельеф, геологическое строение, климат и до некоторой сте- пени природные воды сохраняют свои основные особенности и в пределах ПТС, оказывая решающее влияние на состояние при- родно-техногенной системы. Даже в больших и древних городах (как, например, в Москве), несмотря на продолжительную и ин- тенсивную антропогенную нагрузку, первоначальные естествен- ные черты просвечивают сквозь позднейшие антропогенные на- слоения. Геоэкологические проблемы природно-техногенных систем также двойственны. Они несут в себе как антропогенные, так и естественные черты. В самом деле, многие геоэкологические про- блемы горно-промышленных городов похожи, потому что тип производства, характер и уровни загрязнения среды подобны. Но они в то же время могут весьма сильно отличаться друг от друга, потому что их природные условия (геолого-геоморфологические и гидроклиматические) могут быть столь же различны, сколь раз- личаются, например, Кольский полуостров и юго-восточная Бра- зилия. Отличительная особенность геоэкологического взгляда на ПТС заключается в том, что главным объектом геоэкологии является исследование взаимосвязей между собственно технической сис- темой и пронизывающей ее природой, в то время как анализ эко- логических процессов на предприятии (транспортной системе, населенном пункте, сельскохозяйственном поле и пр.) относится к инженерии, агрономии, архитектуре и другим прикладным об- ластям знания. Объектом геоэкологии может быть взаимодейст- вие нефтепроводов и окружающей среды в Аравийской пустыне или Сибирской заболоченной лесотундре на вечной мерзлоте, то- гда как вопросы функционирования механизмов и инженерных систем в этих специфических природных условиях относятся к категории инженерной экологии. Однако четкую границу между инженерной экологией и геоэкологией природно-техногенных систем провести затруднительно. Вследствие острой практической необходимости прикладная экология развивается интенсивно во многих отраслях прикладных наук. Чаще всего ее обозначают на русском языке термином “ин- женерная экология”. Для желающих познакомиться более деталь- но с этим разделом знания, в том числе с принятыми в нашей стране экологическими стандартами и нормативами, имеется ряд публикаций. 14 В Части IV будут очень кратко рассматриваться основные гео- экологические особенности и проблемы важнейших типов ПТС. При этом неизбежно некоторое повторение излагаемого ранее ма- териала, поскольку в соответствующих разделах, но под другим углом зрения, уже обсуждались такие вопросы, как геоэкологиче- ские аспекты урбанизации, энергетики, интенсивного сельского хозяйства, промышленности, транспорта и другие. X.2. Геоэкологические аспекты урбанизации Одна из важнейших общемировых проблем – урбанизация, или быстрый рост городов и городского населения. Этот процесс от- носится к категории важнейших глобальных изменений. В 1996 г. городское население мира составляло 2,64 млрд. чел, или 46% всего населения. На фоне общего роста численности населения мира городское население за 1990–1995 гг. увеличивалось со скоростью 2,5% за год, тогда как сельское – всего лишь 0,8%. Ежедневно к городскому населению развивающихся стран мира добавляется около 150 тыс. чел. Основные непосредственные причины роста численности го- родского населения: а) миграции людей в города из сельской ме- стности, а также и из других стран, и б) прирост населения в го- родах благодаря превышению рождаемости городского населения над его смертностью. Рост численности городского населения в недавнем прошлом и на ближайшую перспективу столь же впечатляющий (табл. 17). Таблица 17. Рост городского населения мира 14 См., например, учебное пособие “Инженерная экология” для студентов высших тех- нических учебных заведений, подготовленное И.И.Мазуром, О.И.Молдавановым и В.Н.Шишовым. М.: “Высшая школа”, 1996, под общей редакцией И.И. Мазура. Том 1. Теоретические основы инженерной экологии. 637 с. Том 2. Справочное пособие. 655 с. Численность, млн. чел. Доля городского населе- ния, % Континент 1975 1995 2025 1975 1995 2025 Африка 104 250 804 25 34 54 Европа 454 535 598 67 74 83 С. и Ц. Аме- рика 235 332 508 57 68 79 Ю.Америка 138 249 406 64 78 88 Азия 592 1198 2718 25 35 55 Океания 15 20 31 72 70 75 Мир 1538 2584 5065 38 45 61 Всего лишь два десятилетия тому назад, в 1975 г., примерно треть населения мира жила в городах. В десятилетие после 2000 г. больше половины населения станет городским, а к 2025 г. город- ское население составит почти две трети от мирового. В ныне развитых странах заметный рост доли городского насе- ления отмечался приблизительно столетие тому назад. За время текущего пятидесятилетия (1975–2025 гг.) доля городского насе- ления этих стран увеличивается уже незначительно, приближаясь к верхнему пределу переходной (логистической) кривой. Но зато около 90% прироста численности городского населения происхо- дит за счет развивающихся стран. Жители Африки и Азии, лишь третья часть которых живет сейчас в городах, к 2025 г. также пе- рейдут отметку в 50%. Численность и доля сельского населения стабилизируется или будет уменьшаться, в зависимости от кон- тинента. С абсолютным преобладанием городского населения на всех континентах экосфера в целом станет другой, с относительно редким сельским населением и многочисленными городами раз- личных размеров, включая сверхкрупные, так называемые мега- лополисы. Понимание этого переходного процесса в экосфере в его взаимосвязи с деятельностью общества – одна из важнейших проблем геоэкологии как междисциплинарного направления. Величины прироста городского населения сильно изменяются от города к городу и от страны к стране. Наивысшие показатели, равные примерно 5% в год, характерны для беднейших, наименее развитых стран. В некоторых государствах (Буркина-Фасо, Мо- замбик, Непал, Афганистан и др.) прирост городского населения достигал даже 7% в год. Напомним, что при таком показателе численность населения города удваивается всего лишь за 10 лет! Вследствие большой численности населения развивающихся стран, даже небольшое увеличение показателя прироста (в %%) означает значительное приращение численности. Городское население растет не только в развивающихся стра- нах, если имеются особые причины для его роста. Регионом со значительным современным ростом населения городов вследст- вие благоприятной экономической конъюнктуры на фоне мягкого климата является, например, северо-запад США (штаты Вашинг- тон, Орегон и частично Калифорния), где он обусловлен как ми- грацией из других районов США, так и иммиграцией из других стран бассейна Тихого океана. Текущий ежегодный прирост чис- ла жителей региона достигает здесь 12% (1990-е гг.). Чрезвычайным, хотя и все более типичным явлением, становят- ся крупнейшие города (мегалополисы). Фактически во всех этих случаях мы имеем дело не с одним сверхкрупным городом, а с агломерацией городов и других населенных пунктов. Если при- нять за нижний уровень сверхгорода городские скопления насе- ления численностью от 8 млн. чел., то в 1950 г. в мире было всего два таких мегалополиса – это Нью-Йорк с населением 12,3 млн. и Лондон с 8,7 млн. чел. К 1990 г. их стало 21, причем 16 – в развивающихся странах. К 2015 г. ожидается 33 мегалополиса, в том числе 27 – в развивающихся странах. Разумеется, численность города зависит также от администра- тивного решения по выбору его границ. Например, Париж и Мо- сква в основном ограничены кольцевой дорогой, хотя городские кварталы продолжаются и за кольцевой, в то время как Токио включает значительные города, фактически слившиеся со столи- цей. Вследствие чрезвычайной геоэкологической важности и спе- цифичности мегалополисов, ниже приводится список тридцати наиболее крупных городов мира. Эти сверхгорода и прилегающие к ним территории подвергаются значительной антропогенной на- грузке, во многих случаях в течение столетий. Степень техноген- ности этих территориальных систем чрезвычайно высока. Крупнейшие города мира, млн. чел., по состоянию на 1995 год 1. Токио (Япония), 27,0 2. Мехико (Мексика) 16,6 3. Сан-Пауло (Бразилия) 16,5 4. Нью-Йорк (США) 16,3 5. Бомбей (Индия) 15.1 6. Шанхай (Китай) 13,6 7. Лос-Анджелес (США) 12,4 8. Калькутта (Индия) 11,9 9. Буэнос-Айрес (Аргентина) 11,8 10. Сеул (Южная Корея) 11,6 11. Пекин (Китай) 11,3 12. Осака (Япония) 10,6 13. Лагос (Нигерия) 10,3 14. Рио-де-Жанейро (Брази- лия) 10,2 15. Дели (Индия) 9,9 16. Карачи (Пакистан) 9,7 17. Каир (Египет) 9,7 18. Париж (Франция) 9,5 19. Тяньцзинь (Китай) 9,4 20. Манила (Филиппины) 9,3 21. Москва (Россия) 9,3 22. Джакарта (Индонезия) 8,6 23. Дакка (Бангладеш) 8,5 24. Стамбул (Турция) 7,9 25. Лондон (Великобритания) 7,6 26. Чикаго (США) 6,8 27. Тегеран (Иран) 6,8 28. Лима (Перу) 6,7 29. Бангкок (Таиланд) 6,5 30. Эссен (Германия) 6,5 Помимо отдельных сверхкрупных городов, возникли и так называемые конурбации, или скопления городов. В Японии на о.Хонсю городская застройка протягивается практически без перерывов от Токио до Кобе, более чем на 500 км, включая указанные города, и второй по величине город Японии Осаку, и крупнейший порт страны, важный промышленный центр Нагоя, а также и другие города. На восточном побережье США конур- бация захватывает не менее значительную полосу городов, от Вашингтона до Бостона и включает Нью-Йорк, Филадельфию, Балтимор и др. Более подробные сведения о крупнейших ко- нурбациях мира приводятся во прилагаемой сводке. Многие города среднего размера растут быстрее, чем мега- лополисы, со скоростью, заметно превышающей 5% в год. В результате возникает весьма много городов с населением меж- ду 1 и 10 млн. чел. Ожидается, что к 2015 г. в мире будет 516 таких городов по сравнению с 270 в 1990 г. Небольшие города, в которых живет около половины всего городского населения мира, также очень быстро растут. В этих городах в большей степени ощущается недостаток финансирования экологических систем и “услуг”, потому что во многих странах основные средства направляются в столицы и другие крупные города. Степень антропогенных преобразований городских террито- рий, в особенности мегалополисов, чрезвычайно высока. При- родные городские ландшафты весьма примитивны. Это парки и скверы, редко леса антропогенного происхождения и побере- жья морей и рек. Из фауны сохранились отдельные виды птиц и животных в очень простых и неустойчивых экосистемах. Широко встречаются немногие, толерантные к человеку виды, паразитирующие на отходах деятельности человека. Это кры- сы, вороны, тараканы и пр. Лишь литогенная основа остается наименее трансформированной, да климат изменяется в значи- тельно меньшей степени, чем биогенные компоненты. Ландшафты крупных городов не могут сохраняться устойчи- выми без поддержки человека. Заброшенные или малоухожен- ные кварталы мегалополисов представляют собой наихудший вид антропогенной пустыни. Природные условия, в которых города находятся, во многом предопределяют их геоэкологические проблемы. Загрязнение воздуха, характерное в зимнее время года для городов Средней Европы, Сибири, Северо-Восточного Китая, возникает благо- даря инверсии температуры, вызывающей устойчивую страти- фикацию воздуха. Низко- Врезка 8. Крупнейшие конурбации мира На- имено- вание и страна Основные города конурба- ции Количе- ство элемен- тов в конур- бации Пло- щадь, тыс. кв. км Населе- ние, млн. чел. Плот- ность, чел./кв. км Протя- жен- ность, км Севе- ро- Вос- точ- ный, США Бостон, Нью- Йорк, Фила- дельфия, Балтимор, Вашинг- тон 40 170 50 295 1000 При- озер- ный, США Детройт, Кливленд, Питсбург, Чикаго 35 160 35 220 900 Кали- фор- ний- ский, США Сан- Фран- сиско, Лос- Андже- 15 100 18 180 800 лес, Сан- Диего Токай- до, Япо- ния Токио, Иоко- га- ма, Кава- са-ки, На- гоя, Кио- то, Осака, Кобе 20 70 55 780 700 Мид- ландс, Анг- лия Лондон, Бирмин- гем, Ман- честер, Ливер- пуль 30 60 30 500 400 Рейн- ский, Гер- мания Ранштадт, Рейн-Рур, Рур-Майн 30 60 30 500 500 качественный уголь, используемый для отопления во многих местах этих районов и выделяющий при сжигании большое ко- личество загрязнителей воздуха, вносит свой вклад в эту про- блему. Весьма высокое загрязнение воздуха в таких городах как Лос-Анджелес, Мехико и Сантьяго связано не только с большим количеством автомобилей в условиях инверсии тем- пературы, но и вследствие расположения этих городов в меж- горных котловинах, благоприятных для развития инверсий. В городах умеренного пояса практически не встречается ма- лярия не потому, что они располагаются в относительно бога- тых странах с высокими расходами на здравоохранение, а бла- годаря относительно прохладному климату, в котором возбу- дитель малярии не в состоянии пройти полный цикл развития. В Джакарте природные условия города предопределяют ряд серьезных геоэкологических проблем, в том числе проблемы качества воды. Равнинный рельеф предопределил выбор кана- лизационной системы города, представляющий сеть открытых коллекторов, собирающих неочищенные бытовые стоки. Эта система была эффективной, когда ее построили для населения города, не превышающего полмиллиона человек. В настоящее время она не может справиться с продуктами жизнедеятельно- сти городского населения численностью 11,5 млн. человек. За- грязнения поступают не только в поверхностные, но и в под- земные воды, и являются серьезной опасностью при водоснаб- жении. Диаррея, возникающая, в частности, вследствие упот- ребления загрязненной воды, является в Джакарте причиной 20% случаев смерти детей в возрасте до пяти лет. Плотность населения городов – весьма репрезентативный показатель степени антропогенной нагрузки на эти системы, хотя она изменяется весьма сильно в зависимости от имущест- венного уровня, месторасположения, традиций, транспортных и других условий. В некоторых районах Шанхая и Калькутты плотность составляет 800-1000 чел/га, что можно сравнить с густотой заселения квартир и домов в богатых странах. Плот- ность населения Бангкока и Сеула также весьма высока и со- ставляет 300–400 чел/га. С другой стороны, этот показатель для городов США обычно равен 70 чел/га и менее. Большие города, как гигантские агломерации, так и менее крупные города-“миллионеры” – это зоны экологического бедствия различного вида и напряженности. Геоэкологические аспекты урбанизации весьма различны в развитых и развивающихся странах. Чрезвычайно быстрый рост городов беднейших стран приводит к резко усиливающе- муся давлению на окружающую среду. К тому же, все системы жизнеобеспечения, без которых город не может существовать, оказываются перегруженными, а их рост не поспевает за при- ростом населения. К ним относятся системы водоснабжения, канализации, сбора и переработки мусора, снабжения электро- энергией и пр., а также системы образования, медицинской по- мощи и социального обеспечения. В результате создается об- становка, опасная для жизни и здоровья жителей городов. По крайней мере, 220 млн. жителей городов не имеют источников пригодной питьевой воды. Более чем 420 млн. чел., живущих в городах, не имеют доступа даже к простейшим туалетам. От 30 до 65% городского мусора не убирается. Он постепенно накап- ливается, в особенности в зонах, где проживает самое бедное население. Такие зоны мало напоминают город, но именно на таких территориях проживает значительная часть населения, которое лишь условно можно назвать городским. В развитых странах некоторые важные геоэкологические проблемы городов в той или иной степени решены. Например, во многих городах за последние десятилетия улучшилось каче- ство воздуха и воды. В Токио в 1960-х гг. полицейские, управ- лявшие уличным движением, нуждались в кислородных мас- ках. Сейчас состояние воздуха стало значительно лучше. Городские системы потребляют, перерабатывают и превра- щают в отходы значительную массу воды, продовольствия и топлива (рис. 22). При этом города развитых стран отличаются повышенным потреблением всех услуг систем жизнеобеспече- ния. Среднестатистический житель Нью-Йорка потребляет втрое больше воды и производит в восемь раз больше мусора, чем житель Бомбея. Точно так же и уровень потребления услуг городских систем жизнеобеспечения в различных районах в пределах одного города резко зависит от уровня благосостоя- ния его жителей. В этом отношении невозможно сравнить, на- пример, находящиеся в одном и том же городе Рио-де-Жанейро поселения на склонах холмов (“фавелы”) и кварталы вдоль роскошных пляжей побережья Атлантики, таких как Копакаба- на или Ипанема. Некоторое улучшение геоэкологического состояния городов развитых стран благоприятно для их жителей. Вместе с тем сами эти |