Сильное негативное воздействие оказывают предприятия цветной металлургии, которые выбрасывают различные тяжелые металлы. Загрязнение воздуха в районах таких комбинатов, по-видимому, является самым высоким. В городах, где нет металлургических производств, главной причиной высоких концентраций цинка, кадмия, сурьмы может быть работа мусоросжигательных заводов.
С загрязнением приземного слоя атмосферы связано такое явление, как образование смогов. Смог представляет собой смесь аэрозолей с жидкой или твердой дисперсными фазами, которые образуют туманную завесу над промышленными районами и крупными городами. Различают 3 вида смога: ледяной, влажный и сухой.
Ледяной смог называется также аляскинским. Он развит в арктических и субарктических широтах (отмечен, к примеру, в Фербенксе на Аляске). Формируется в зимний период с ноября по март при постоянных морозах до - 35о С и ниже в условиях приземных инверсий. Источниками являются выбросы ТЭС. Водяные пары образуют мельчайшие, размером в 5 - 10 мкм кристаллы льда, которые ухудшают видимость до 10 м и менее. Выбрасываемые ТЭС окислы серы образуют с водяными парами мельчайшие капельки серной кислоты, что делает ледяной смог токсичным.
Влажный смог, или смог лондонского типа, наиболее типичен в умеренных широтах с влажным морским климатом. Он неоднократно отмечался в крупных городах Западной Европы и Северной Америки. При образовании смога данного типа резко снижается видимость, быстро нарастает концентрация окислов серы и азота угарного газа, углеводородов. Наиболее часто такое явление имеет место в осенне-зимний период при аномальных условиях стратификации и малых скоростях ветра.
Сухой смог нередко называют смогом лос-анджелесского типа. Он формируется в летний период в низких широтах и в южных районах умеренного пояса при высоком уровне загрязнения атмосферного воздуха и значительной солнечной радиации. Этот смог, имеющий фотохимическую природу, неоднократно отмечался в Лос-Анджелесе, Мехико и других городах. Основные компоненты смога - фотооксиданты: озон, органические перекиси, нитраты и нитриты, окислы азота.
В ряде городов нашей страны существуют природные
условия, благоприятные для возникновения смогов. Это города, расположенные в
горных котловинах, где при безветренной погоде воздух застаивается. К их числу
относится Новокузнецк, Кисловодск и ряд других. В связи с резким ростом числа
автомобилей в последние годы стали возникать смоги в Москве и других крупных
городах (Горшков, 1998).
2.2 Влияние на природные воды
Антропогенное воздействие на водные объекты возникает в результате использования питьевой и технической воды. В России основным потребителем водных ресурсов является сельское хозяйство и промышленность, в которой наиболее водоемкими являются энергетическая, химическая, целлюлозно-бумажная и металлургические отрасли.
Развитие промышленности и необходимость орошения земель, растущие потребности в чистой питьевой воде привели к экологическим проблемам. Среди них главными являются: истощение запасов и понижение уровня воды в поверхностных водоемах, изменение качества вод, вызванных загрязненными стоками, нефтепродуктами, тяжелыми металлами и радиоактивными соединениями, термическое загрязнение, изменение режимов рек и масштабов эрозионно-аккумулятивной деятельности, сейсмическая активность искусственных водоемов, истощение биологической продуктивности водоемов, изменения уровня подземных вод, истощение их запасов и ухудшение качества.
Крупные города сбрасывают в местные водотоки большое количество использованной и плохо очищенной воды. Наиболее опасными являются загрязнения нефтью и нефтепродуктами, хлоридами и тяжелыми металлами.
Кроме пленок нефти, которые возникают во время аварий на нефтепроводах и речных судах, а также на добывающих предприятиях, в природные воды попадает бенз(а)пирен и другие ПАУ.
Распространено загрязнение речных вод полихлорированными бифенилами (ПХБ), которые используются в трансформаторах, конденсаторах и некоторых других приборах и механизмах. У людей получивших повышенные дозы ПХБ, отмечаются поражения нервной системы и печени.
Практически повсеместно в водных объектах вблизи крупных городов отмечается повышенное содержание хлоридов (NaCl, KCl, MgCl2). Причина - широкое применение этих солей в городах для ускорения таяния снега. Повышенное содержание хлоридов отмечается практически во всех речных бассейнах, дренирующих шоссейные дороги федерального и регионального масштабов.
В водные объекты тяжелые металлы попадают воздушным путем, со сточными водами и со свалок. Попадая в воздух в результате сжигания твердого и жидкого топлива, а также в виде отходов при цементном производстве, выплавке металлов, производстве удобрений, красок, тяжелые металлы переносятся воздушными массами на различные расстояния, постепенно оседая в водных бассейнах. Сбросы сточных вод предприятиями цветной металлургии, угольной, текстильной и химической промышленности отличаются повышенным содержанием тяжелых металлов. По степени токсичности они располагаются в такой последовательности: Hg>Cu>Cd>Pb>As. Тяжелы металлы и некоторые микроэлементы, находящееся в повышенных количествах в питьевой воде, оказывают негативное влияние на здоровье людей (канцерогенный эффект, поражение кроветворных органов и т. д.).
Качество воды. Увеличение выбросов загрязненных промышленных и бытовых сточных вод привело к изменению качества воды. Только на территории Российской Федерации общий объем загрязнений, поступающих в водные объекты, превышает 50 млн тонн. Снижение качества воды оказывает отрицательную роль на здоровье людей, негативно влияет на биологическую продуктивность водоемов. Наличие в природных водах ряда соединений изменяют их щелочно-кислотный потенциал и ряд физико-химических особенностей.
Большое значение для улучшения качества вод имеет
правильное управление водными ресурсами. В городах существует жесткая
регламентация качества воды для питьевого водоснабжения и осуществляются меры
по экономии воды. Вода может быть использована в питьевых целях, если после
очистки ее качество соответствует ГОСТу. Так, например, сухой остаток должен
быть не более 1000 мг/л, содержание сульфатов - 500 мг/л, хлоридов - 350 мг/л,
общая жесткость - 7 мг-экв/л, запах и привкус при температуре 20оС
должен равняться 2 баллам, в 1 л воды не должно содержаться более 10000
кишечных палочек. Однако и такая вода подвергается обязательному хлорированию и
очистке. Для очистки сточных вод используют механический, химический и
биологический методы. Одним из путей экономии воды и снижения расходов на
очистку сточных вод является применение оборотно-повторной системы
водопользования (Ясаманов, 2003).
Современные технологии и технический уровень позволяют человеку существенным образом изменять геологическую среду. Антропогенная деятельность, называемая инженерно-хозяйственной, немыслима без воздействия на самую верхнюю часть земной коры. В результате разрушается вещество верхнего слоя и нарушается связанность его составных частей.
Городской (селитебный) ландшафт характеризуется почти полным изменением естественного рельефа, сменой положения и видоизменением условий деятельности гидросети, преобразованием почвенного покрова, сооружением промышленно-хозяйственный и жилых построек, изменением уровня грунтовых вод (Ясаманов, 2003).
Педосфера и в целом поверхность земли испытывают значительные антропогенные нагрузки. Это кислотные дожди, уплотнения, заболачивание, загрязнение химическими элементами и из соединениями, бытовыми и производственными отходами, а также заимствование почв под города и геотехногенные промышленные сооружения.
Загрязнение почв тяжелыми металлам. опасность загрязнения почв техногенными металлами из аэрозолей воздуха существует для любых видов почв и в любых местах города с той лишь разнице, что почвы, близко расположенные к источнику загрязнения (металлургические комбинаты, ТЭЦ, АЗС, транспорт), будут больше загрязнены. В городах со значительной плотностью населения и промышленными предприятиями подвергаются так называемому «металлическому прессу».
Помимо техногенных металлов на почвы оказывают
давление (вплоть до уничтожения) городские здания, сооружения, автомобильные
дороги, а также и сами люди, которые своими ногами уплотняют почву. Как
следствие, полное нарушение естественного физико-химического обмена между
почвой, воздухом и водой (Карлович, 2005).
Влияние деятельности человека на природные сообщества чрезвычайно разнообразно и прослеживается на всех уровнях биосферы. Ее кризисное состояние в первую очередь связано с такими формами антропогенного воздействия, как прямое истребление ряда видов живых организмов, а также загрязнение биосферы промышленными и бытовыми отходами, пестицидами и т. п.
Разрушительной оказалась деятельность человека по отношению к растительности. С давних пор во всех странах мира шла неумеренная вырубка лесов, в результате многие из них практически лишились леса. В России лесистость снизилась с 51% до 33%. Замещение вырубленных лесов, если оно и происходило, осуществляется посадками в основном малоценных в техническом отношении древесных пород. Таким путем эволюционно сложившиеся экосистема сменяется на одновидовые насаждения с упрощенной структурой. Это определяет их слабую устойчивость к неблагоприятным факторам. Истребление затронуло также и другие формы растительности.
В составе экосистем, подвергающихся антропогенному воздействию, всегда есть виды, получающиеся в измененных ландшафтах достаточно возможностей для реализации своего экологического потенциала. это синантропные виды. Особенности городской архитектуры открывают широкие возможности для поселения многих видов птиц и других животных. Но не всегда городская фауна благоприятна для человека: животные могут быть источником разного рода инфекций (Шилов, 2006).
Важное место при оценке городских антропоэкосистем принадлежит состоянию общественного здоровья. Оно характеризуется как санитарно-демографическими параметрами (продолжительность жизни, смертность, в том числе младенческая, заболеваемость, инвалидность и т.д.), так и рядом других факторов. Высокая степень городских функций приводит к отрицательным воздействиям на общественное здоровье, что сказывается на воспроизводстве населения, особенно в условиях загрязненности среды, на увеличение генетических дефектов, заболеваемости, а также стабильности института семьи.
Бурное развитие научно-технического прогресса, наряду с положительным решением различных проблем улучшения жизни человека, привносит в окружающую его среду множество отрицательных для общественного здоровья психических и физических воздействий. Наблюдается рост не только травматизма, но и таких хронических заболеваний, как сердечнососудистые, аллергические, эндокринные, онкологические, а также накопление генетического груза у городского населения. Особенно ярко это проявляется в условиях проживания в крупных городах с развитой промышленностью. Здесь фиксируют:
· химическое загрязнение воздуха, воды, почвы и продуктов;
· использование недоброкачественных строительных материалов;
· вредные энергетические излучения;
· геопатогенные зоны. (Прохоров, 2005)
Глава 3. Геоэкологическая ситуация города Казани и
района
Физико-географическое положение. Казань - старейший город в Среднем Поволжье - расположена на левом берегу реки Волги в низовьях ее небольшого, длиной 112 км притока Казанки.
Рельеф. Местность в районе города имеет общий уклон с севера и северо-востока на юг и юго-запад. Первая надпойменная терраса над уровнем современной Волги поднимается на 6-10 м, имея абсолютные высоты 50-60 м, ее ширина колеблется от 0,5 до 3-4 км. Вторая надпойменная терраса хорошо выражена на правобережье между Юдино и Аракчино, ее высоты 70-100 м, ширина 5-6 км. Для террасы характерны дюнно-бугристый рельеф, многочисленные понижения эолового, суффозионно-карстового происхождения. Третья надпойменная терраса выражена по обоим берегам Казанки, ее высоты достигают 80-120 (130) м. Четвертая надпойменная терраса с высотами 110-130 (145) м в пределах города подрезается Казанкой и образует высокий уступ, расчлененный оврагами. Коренной склон волжской долины также расчленен оврагами и балками, для него типичны поверхностные проявления карста.
На территории города широко развиты четвертичные отложения, в основном это аллювий Волги и Казанки, элювио-делювий, пролювий, озерно-болотные и др.
Местность в районе города характеризуется хорошо развитой овражно-балочной сетью.
Геолого-тектоническое строение. Приказанский район расположен на востоке Русской платформы. Докембрийский кристаллический фундамент, вскрытый буровыми скважинами на глубинах около 1800 м, перекрыт мощной толщей осадочных пород палеозойской группы. В ее составе отложения девонской, каменноугольной, пермской систем. На дневную поверхность выходят лишь породы верхней перми, неогена и четвертичной системы, слагающие современный рельеф района.
В составе верхней перми выделяются отложения казанского и кунгурского ярусов, лежащие на размытой, сильно закарстованной поверхности гипсов и ангидритов нижней перми. Общая мощность отложений верхней перми около 250 м.
Образования казанского яруса представлены двумя подъярусами - нижним и верхним, резко отличающимися друг от друга литологически и фаунистически. В сложении нижнеказанского подъяруса участвуют песчаники, песчаные известняки, глины и мергели общей мощностью 30-35 м. Среди ископаемой фауны преобладают брахиоподы из рода спирифер, в связи, с чем подъярус раньше назывался спириферовым.
Породы верхнеказанского подъяруса мощностью около 50 м слагают склоны многих речных долин и хорошо обнажены. В этом разрезе выдели три сходно построенные пачки слоев, каждая из которых начинается известняками с морской фауной, переходящими в доломиты с гипсами, почти лишёнными остатков фауны и заканчивается вверху глинисто-мергельными образованиями.
Отложения кунгурского яруса слагают все водораздельное плато и верхние части склонов. Их наибольшая мощность в районе достигает 150 м.
Верхние горизонты яруса здесь уничтожены денудацией. В сложении кунгурского яруса преобладают пестроокрашенные, преимущественно красноцветные глины и мергели. В нижней половине толщи встречаются пласты известняков и доломитов, в верхней - обычны полимиктовые песчаники, иногда с линзами конгломератов.
Слои коренных пород в целом залегают спокойно, образуя четыре брахиантиклинальных складки амплитудой около 40 - 60 м, относящиеся к южной оконечности Вятского вала (Средняя волга, 1991).
Климат. Климат изучаемой территории умеренно-континентальный. Здесь преобладающей воздушной массой является континентальный воздух умеренных широт. В климате изучаемой территории выделяют сезоны.
Основные черты климата района практики по климатическим показателям таковы: годовая величина суммарной радиации около 3500 мДж/м, максимум ее в июне около 610 мДж/м, минимум в декабре около 30 мДж/м, средняя годовая температура воздуха около +37 градусов; самый теплый месяц июль со средней месячной температурой воздуха +20 градусов, самый холодный январь со средней температурой около -13 градусов. Благодаря довольно частым вхождениям воздушных масс с запада, в Казане наблюдается довольно большая относительная влажность - средняя годовая около 76%. Годовая сумма осадков около 500 мм. Господствующие ветры: южный, западный, юго-восточный и юго-западный. Среднегодовая скорость ветра около 4-5 м/с (Научный путеводитель, 1990).
Поверхностные и подземные воды. Крупнейшей водной артерией Приказанского района является река Волга. Площадь ее водосбора у Казани около 650 тысяч квадратных км. Наибольшее значение в питании Волги имеет снежный покров, доля которого равна 60%, на грунтовое питание приходится около 30%, на дождевое 10% стока. Перекрытие Волги плотиной Куйбышевского водохранилища и заполнения чаши водохранилища существенно изменили режим стока.