Материал: Геоэкологические проблемы городов на примере загрязнения подземных вод Казанской агломерации

Геоэкологические проблемы городов на примере загрязнения подземных вод Казанской агломерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (приволжский) университет "

Факультет географии и экологии

Кафедра ландшафтной экологии

Специальность 020804 - "Геоэкология"

Специализация: геоэкология

Дипломная работа

Геоэкологические проблемы городов на примере загрязнения подземных вод Казанской агломерации

Работа завершена Н.А. Евсеев

Казань - 2011

Содержание

Введение

Глава 1. Урбанизация и городские системы

1.1 Основные понятия связанные с урбанизацией

.2 Города на различных исторических этапах

.3 Геоэкологические проблемы городов на современном этапе развития

Глава 2. Влияние городов на природную среду

.1 Загрязнение атмосферного воздуха

.2 Влияние на природные воды

.3 Воздействие на литосферу и почвы

.4 Влияние городов на биосферу и здоровье людей

Глава 3. Геоэкологическая ситуация города Казани и района

.1 Общая характеристика города Казани

.2 Основные проблемы города

.3 Промышленность г. Казани как один из значимых факторов загрязнения окружающей среды

.4 Влияние города на здоровье человека

Глава 4. Подземные воды и их основные источники загрязнения

.1 Подземные воды, понятие, виды

.2 Основные загрязнители подземных вод

4.3 Влияние загрязненных подземных вод на здоровье человека

Глава 5. Качество подземных вод в городе Казани как одна из проблем урбанизированных территорий

.1 Гидрогеологическая характеристика и общая оценка подземных вод

5.2 Методика и анализ проб скважин в городе

Заключение

Литература

Введение

Расширение хозяйственной деятельности человека, рост промышленного производства, рост численности населения и все большая его концентрация его в городах приводит к возрастанию нагрузки на природную среду, к истощению природных ресурсов и увеличению прямых и косвенных воздействий на природу и общество. Экологические последствия хозяйственной деятельности человека наблюдаются повсеместно. Они весьма разнообразны, но наиболее ярко проявляются на урбанизированных территориях.

Действительно, экологическая ситуация, складывающаяся в настоящее время в крупных городах в особенности промышленно развитых странах, приводит к ряду неблагоприятных социально-экономических и экологических проблем. Наиболее неблагоприятная ситуация складывается в городах с населением более 1 миллиона жителей. Примером таких городов является Казань.

Одна из важнейших проблем крупных городов - потеря качества водных ресурсов, в том числе и подземных вод. Вода - важнейший ресурс на планете Земля. Человек использует ее в трех основных направлениях: питьевое водоснабжение, промышленность и сельское хозяйство. Подземная вода как один из видов этого ресурса заинтересовал человечество, когда оно получило возможность изымать его из земных толщ.

По прогнозам использование подземных вод на начало третьего тысячелетия должно составить примерно 900 км³/год: они распространены практически повсеместно и не требуют такой очистки как поверхностные. В связи с большой нагрузкой техносферы на окружающую среду начали говорить о загрязнении подземных вод и необходимости проведения их мониторинга. Несмотря на относительную высокую защищенность (по сравнению с поверхностными) от загрязнения, в них уже обнаруживаются свинец, хром, ртуть, медь, цинк, др. Естественно, что концентрация тяжелых металлов в подземных водах возрастает на территории близ больших городов и промышленных центров. Очень часто исследуемые пробы вод характеризуются содержанием железа и солей жесткости, значительно превышающим оптимальный физиологический уровень и, следовательно, санитарно-гигиенические нормативы.

Цель данной дипломной работы: оценить загрязнение подземных вод на урбанизированных территорий на примере г. Казани.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

·  дать основные понятия, связанные с урбанизацией и рассмотреть геоэкологические проблемы на различных исторических этапах;

·  определить основные пути влияния городов на геосферы;

·        изучить геоэкологическую ситуацию г. Казани;

·  дать определение подземным водам и выделить основные источники их загрязнения;

·        рассмотреть гидрогеологические условия на территории г. Казани и общую оценку подземных вод;

·  выбрать методику для оценки подземных вод г. Казани по данным СХА скважин;

·        проанализировать состояние подземных вод в исследуемых районах;

·        составить тематические карты для оценки загрязненности подземных вод на рассматриваемых участках города Казань.

При написании диплома были использованы литературные источники, а также фондовые материалы и архивная документация ООО НПП «Казаньгеология».

Глава 1. Урбанизация и городские системы

1.1 Основные понятия, связанные с урбанизацией

За всю историю существования человеческих цивилизаций рядом с природными или внутри них возникали новые системы антропогенного характера. Антропогенные системы существенно преобразовали природные условия как отдельных территорий, так и в региональном масштабе. Наибольшее влияние на окружающую среду оказывают города.

Города - это антропогенные системы, продукт взаимодействия природы и человеческой деятельности, выполняющие промышленные, организационно-хозяйственные, управленческие, культурные, транспортные и иные функции, исключая сельскохозяйственные. Начиная с конца XIX века, на первый план общемировых проблем выдвинулся быстрый рост городов и городского населения, или урбанизация. Урбанизация - исторический процесс роста городов и городского населения, сопровождаемый повышением роли городов в жизни общества и широким распространением городского образа жизни.

Термин «урбанизация» появился впервые в зарубежной литературе в 1867 году в Испании, на русском языке - в 1957году (в переводе «Доклада о мировом социальном положении» ООН) (Пивоваров, 1999).

Быстро растут городские поселения, а также увеличивается число городов-гигантов - мегаполисов. Если в 1950 году в мире было всего два таких города - Нью-Йорк (12,3 млн. жителей) и Лондон (7 млн. жителей), то в конце XX века имелось уже 23 города с численностью более 8 млн. жителей

Крупные города, разрастаясь, «поглощают» пригороды, образуя зоны сплошной застройки, функционально тесно связанные с ядром города, - это, так называемые, агломерации. Городские агломерации стали сегодня основной формой расселения в индустриально развитых странах.

В настоящее время помимо отдельных крупных городов возникают и так называемые конурбации, или скопления крупнейших городов. В Японии на о. Хонсю городская застройка тянется от г. Токио до г. Кобе на расстояние более 50 км. А на восточном побережье США конурбация захватывает территорию от Вашингтона до Бостона (Комарова, 2003).

1.2 Города на различных исторических этапах

Сложная и пестрая картина урбанизирующегося мира имеет очень длительную историю, уходящую вглубь веков. Зарождение и развитие городов с самого начала тесно связано с древнейшими цивилизациями и формированием особой урбанизационной среды.

Первые города, по мнению большинства исследователей, появились, прежде всего, на Ближнем Востоке, в Месопотамии (Шумер) в IV - II тысячелетиях до н. э., в Египте, Иране, Индии, Средней Азии, Китае. В древнейших городах, население которых было, как правило, невелико, экологические проблемы были связаны главным образом с необходимостью удаления бытовых отходов, организацией водоснабжения, решение которых заключалось в пассивных действиях. Все это позволяло избежать, хотя и не всегда, распространений эпидемий.

Развитие города в древнем мире связано, прежде всего, с греко-римской эпохой в период ее расцвета (VI в. до н. э. - IV в. н. э.). Проблемы античных городов мало отличались от более древних. Однако появились крупные ремесленные производства, возросла торговля, заметно выросла численность населения, следовательно, общее воздействие человека на окружающую среду сильно возросло. При этом существенно изменилась сама экологическая деятельность за счет перехода от пассивной формы к активной. Главную роль в решении экологических проблем стали играть общегородские коммунальные службы, финансировавшиеся за счет части налогов с постоянного и приезжего населения и использовавшие труд государственных рабов. Рабы строили и обслуживали сложные инженерные сооружения, канализационные системы, обеспечивали вывоз твердых отходов, организовывали водоснабжение, озеленение, очистку улиц.

Города оказали сильное влияние на развитие средневекового общества, способствуя созданию централизованных государств, росту товаро-денежных отношений, зарождению элементов капиталистического способа производства. В средние века (1400 г.) самыми большими городами в Европе были Париж, Милан, Венеция и другие. Отличительной особенностью средневековых городов было изменение их социально-политического статуса; города, как правило, не были много национальными, в них только начала складываться цеховая организация ремесленного производства, что существенно влияло на обострение экологических проблем. Однако это объяснялось не столько ростом объемов загрязнения среды, сколько практически полным прекращением экологической деятельности. Европейские города стали центрами распространения тяжелейших инфекционных заболеваний (чума, холера), носивших характер эпидемий (Толоконцев, 1988).

В период Возрождения (XV - XVII вв.) началось развитие естественнонаучного знания, которое определило правильное направление экологической деятельности. Достижения науки привели к тому, что была практически решена проблема предотвращения отрицательных последствий для здоровья человека биологического загрязнения окружающей среды. Однако новым этапом развития городов стали промышленные революции (XVIII - XIX вв. и начало XX в.). Развитие производственных сил создало принципиально новую основу развития городов. Огромный рост населения и его концентрация в городах в связи с ростом промышленности определили начало и нарастающие темпы развития урбанизации. Наибольших размеров достигли политические и экономические центры крупных государств, а также центры мировой торговли. К началу XIX в. крупнейшим городом мира становится Лондон с населением 865 тыс. жителей. В XIX быстрее всего росли города в Европе и Северной Америке. Во второй половине века выделяется колоссальными темпами роста Нью-Йорк и Чикаго. В начале 70-х гг. их опережает Токио, точнее Токийская агломерация.

Усиление концентрации населения в больших городах в XIX в. - первой половине XX в. явилось началом современного этапа урбанизации. Стремительные темпы и быстро растущие масштабы урбанизации составляют одну из особенностей развития современного мира. За период с 1950 по 1990 гг. численность городского населения мира выросла почти в 3,1 раза и сохраняется тенденция к дальнейшему росту.

Промышленные революции и дальнейшее развитие городов породили новые экологические проблемы, связанные, главным образом, с резким ростом загрязнения окружающей среды в результате хозяйственной деятельности, промышленного производства и транспорта. Значительно повысились загазованность атмосферы и поступление в окружающую среду различных химических соединений, ранее не существовавших в природе (Пивоваров, 1999).

1.3 Геоэкологические проблемы городов на современном этапе развития

Города с населением более 100 тыс. человек занимают около 1% площади суши. Но их воздействие на природные условия и экономику всего мира очень велико. На этой территории проживает свыше 47% населения Земли. Но именно оно производит около 80% мировой продукции. При этом города дают свыше 80% всех выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду.

В разных странах и регионах мира доля городов различается. В России площадь городов в середине 90-х гг. XX в. составляла 5,5 млн. га, или 0, 33% сухопутной территории. В то же время в европейских государствах урбанизированные земли занимают территорию от 8 до 15% общей площади (Родзевич, 2003)

Международная научная общественность, озабоченная разработкой стратегии устойчивого состояния человеческой цивилизации на Земле, создала специальную программу ООН «Устойчивое развитие городов», подчеркивая тем самым глобальность масштабов проблем, связанных с урбанизацией. Важнейшей среди них является экологическая проблема состояния городской среды. Практически вся среда обитания человека в городе создана искусственно. Загрязненная воздушная и водная среда, оторванность от природных источников существования, искусственные пищевые добавки, темп жизни, стрессы - все это влияет на состояние здоровья горожан и делает задачу экологизации городской среды наиважнейшей на сегодняшний день.

Степень антропогенных преобразований природной среды в рамках городских территорий чрезвычайно высока. Городские ландшафты, в какой-то мере сходные с природными (парки, скверы и т. д.) весьма примитивны. Как и любой искусственно созданный ландшафт, городская территория не может долгое время сохраняться в устойчивом состоянии без постоянной поддержки человека. Заброшенные или малоухоженные кварталы мегаполисов быстро разрушаются и представляют собой пример антропогенно созданной «городской пустыни» (Ясаманов, 2003).

Глава 2. Влияние городов на природную среду

2.1 Загрязнение атмосферного воздуха

Во многих городах мира происходит ухудшение качества воздуха за счет его запыленности и загазованности. Вследствие интенсивного перемешивания мельчайшие частицы пыли поднимаются выше 1 км и разносятся на десятки и сотни км от источника загрязнения. Более крупные частицы обычно не поднимаются выше несколько сотен метров, образуя над городом ядовитые смоги.

В настоящее время имеется множество различных источников загрязнения антропогенного характера. По своим масштабам наибольшее воздействие на атмосферный воздух оказывают два источника: транспорт и промышленность. В среднем на долю транспорта приходится около 60%, промышленности - 15%, тепловой энергетики - 15%, технологий уничтожения бытовых и промышленных отходов - 10%.

Транспорт в зависимости от используемого топлива и типов окислителей выбрасывает в атмосферу оксиды азота, серы, оксиды и диоксиды углерода, свинец и его соединения, сажу и бенз(а)пирен. Из промышленности в воздух попадают сернистый газ, аммиак, сероводород, фенолы, хлор, фтор и другие соединения и химические элементы. Главенствующее положение среди выбросов (до 85%) занимает пыль (Ясаманов, 2003).

К опасным загрязнителям атмосферного воздуха городов относится угарный газ, продуцируемый автотранспортом и металлургическими комбинатами. Этот газ ведет к обострению сердечнососудистых заболеваний. Предприятия энергетики и промышленности при сжигании угля, нефти и мазута в наибольшей степени выбрасывают сернистый ангидрид. Кроме того, при сжигании топлива в условиях высоких температур из азота и кислорода образуются окислы азота в соотношении NO - 90% и NO₂ - 10%. В воздухе значительная часть NO преобразуется в NO₂ - гораздо более опасное соединение. Загрязнение воздуха полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ) связано с работой автотранспорта, ТЭЦ, но особенно с действием таких предприятий, как нефтеперерабатывающие, металлургические, металлургические, коксохимические и алюминиевые. В 1950-х гг. в Японии была зафиксирована вспышка болезни, которая получила название астма Иокогама. Причиной была работа нефтеперегонного комплекса «Мицубиси-Шел». В настоящее время загрязнение ПАУ фиксируется в ряде городов Росии. Наибольшую опасность представляют соединения бенз(а)пирена. Обычным являются превышения их ПДК на крупных перекрестках и вблизи автомагистралей. ПДК бенз(а)пирена в воздухе населенных пунктов составляет 1 нг/м³, в рабочей зоне - 0,15мкг/м³.