Лекция 5 ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫЕ КОМПОНЕНТЫ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ.

Лекция 5 ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫЕ КОМПОНЕНТЫ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ. Геологическая среда города. Городской рельеф и почвы. С усовершенствованием технической вооруженности человека влияние хозяйственной деятельности на геологическую среду возрастает. Эффекты антропогенного воздействия на геологическую среду имеют тенденцию к кумуляции. В процессе урбанизации рельеф осваиваемой территории подвергается преобразованиям в соответствии с потребностями определенного этапа развития города. Сравнение нескольких временных срезов рельефа одного и того же участка городской территории позволяет установить происшедшие за определенный исторический период существенные преобразования: исчезновение озера или речной протоки, оврагов и балок, спрямление русла реки или появление нового водоема, изменения высотных отметок отдельных точек территории. Основной тенденцией в изменении городского рельефа можно считать его выравнивание, связанное с планировкой территории в процессе подготовки площадок под строительство. Отрицательные формы рельефа антропогенного происхождения представлены выемками, образующимися при прокладке транспортных магистралей, строительными котлованами и карьерами по разработке полезных ископаемых, чаще всего строительных материалов. Отработанные карьеры при наличии в составе пород основания водоупорных слоев наполняются водой и после соответствующих рекультивационных работ могут быть преобразованы в участки рекреации. Появление в городах вновь образованных положительных форм рельефа может быть связано с возведением насыпей при прокладке транспортных магистралей. В городах, являющихся центрами добывающей или металлургической промышленности, формируются положительные формы рельефа в результате накопления твердых отходов в виде высоких отвалов конусовидной, гребневидной или платообразной формы. После проведения необходимых рекультивационных работ, включающих озеленение, эти отвалы могут стать своеобразными элементами городского ландшафта. В настоящее время в связи с дефицитом свободных земель на территории городов, ростом их населения, расширением транспортных сетей и инженерных коммуникаций определилась тенденция заглубления городских строений ниже отметки поверхности земли. В Москве, Нью-Йорке, Париже, Праге под землей расположены современные торговые комплексы и концертные залы, подземные гаражи и складские помещения. Возможности использования подземного пространства весьма широки. Подземные сооружения в зависимости от назначения и характера использования включают следующие основные группы: • транспортные (пешеходные и транспортные тоннели, автостоянки и гаражи, станции метрополитена); • предприятия торговли, коммунально-бытового обслуживания, связи, объекты складского хозяйства, в том числе холодильники; • зрелищные, административные, спортивные сооружения; • объекты городской инженерной сети (трубопроводы тепло-, водо-, газоснабжения и канализации, кабели различного назначения и т.д.); • отдельные цеха, лаборатории и производства. Глубина заложения городских подземных сооружений достигает 40 и более метров. Разнообразие природных условий на Земле привело к формированию неоднородного почвенного покрова с определенной закономерностью смены типа почв по природным зонам и в связи с высотной зональностью. В любой точке местности почва также неоднородна и характеризуется дифференциацией профиля на более или менее четко выраженные генетические горизонты. На формирование определенного типа почвы и почвенного профиля влияют климат, материнские горные породы, которые ее подстилают, рельеф, характер водообменных процессов, тип природной растительности, характерной для данной климатической зоны, животные и микроорганизмы, обитающие в почве. В последние столетия важным фактором почвообразования стала деятельность человека. На урбанизированных территориях, по сравнению с природными, антропогенный фактор в почвообразовании можно считать ведущим. Для городов характерны так называемые техноземы - почвы, создаваемые человеком в процессе рекультивации тех или иных объектов или хозяйственного освоения участков земли. Техноземы частично наследуют свойства зональных нарушенных почв и горных пород, частично формируются под влиянием мощной техники, используемой при укладке почвенного слоя. Для них характерно отсутствие четко выраженных горизонтов, зачастую мозаичный характер окраски, повышенная плотность и, соответственно, меньшая пористость. Полнопрофильные почвы, близкие к естественным, могут сохраняться в городе в зоне лесопарков и старых парковых насаждений. На территории городов почвы подвергаются загрязнению, которое можно подразделить на механическое, химическое и биологическое. Механическое загрязнение заключается в засорении почв крупнообломочным материалом в виде строительного мусора, битого стекла, керамики и других относительно инертных отходов. Это оказывает неблагоприятное влияние на механические свойства почв. Химическое загрязнение почв связано с проникновением в них веществ, изменяющих естественную концентрацию химических элементов до уровня, превышающего норму, следствием чего является изменение физико-химических свойств почв. Этот вид их загрязнения является наиболее распространенным, долговременным и опасным. Биологическое загрязнение связано с привнесением в почвенную среду и размножением в ней опасных для человека организмов. Бактериологические, гельминтологические и энтомологические показатели состояния почв городских территорий определяют уровень их эпидемиологической опасности. Эти виды загрязнения подлежат контролю, прежде всего, на территории селитебных и рекреационных зон. Водная среда города. Городские поселения издавна возникали по берегам рек и озер, которые служили источником водоснабжения, а зачастую удобным транспортным путем. Одновременно реки использовались для удаления жидких и твердых отходов жизнедеятельности людей и домашнего скота, что приводило к их загрязнению, ограничивая расположенные ниже по течению населенные пункты возможности пользоваться ими для питьевого водоснабжения. Реки становились разносчиками возбудителей инфекционных заболеваний, таких как холера, дизентерия, брюшной тиф и др. Понадобилось не одно тысячелетие, пока люди научились предотвращать загрязнение водных объектов, очищать и обеззараживать сточные воды. С ростом благоустройства городов расположенные в городской черте водоемы и водотоки приобретают все более важное архитектурно-планировочное, рекреационное и эстетическое значение. Благодаря комфортному микроклимату и привлекательной эстетике городские набережные являются наиболее престижным районом расселения, любимым местом прогулок горожан. К водным объектам, расположенным в городской черте, относятся водотоки, водоемы, моря, подземные воды. Водотоки подразделяются на реки, каналы, ручьи. Реки подразделяются на малые, средние и большие. Городские каналы - искусственные водотоки, прокладываемые для судоходства, переброски стока рек или для предотвращения наводнений при сгон-но-нагонных явлениях. Русло канала устраивается из железобетона, реже из каменной кладки, в отдельных местах канал забирается в трубу. Ручьи - небольшие водотоки, берущие начало от родников. Водоемы подразделяются на озера, водохранилища, пруды. Водоемы по размеру подразделяются на 4 категории: малый (с площадью до 10 км2), средний (10-100 км2), большой (100-1000 км2) и очень большой (свыше 1000 км2). При расчетах, связанных с прогнозированием водности и качества воды водоемов, используется информация о колебаниях уровня воды и величине водообмена. Колебания уровня воды и водообмен озер являются результирующей величиной притока впадающих в озеро водотоков, испарения и расходов водотоков, вытекающих из озера, с учетом расходов воды, забираемой для водоснабжения и орошения. Колебания уровня воды и водообмен в водохранилищах оценивают величиной притока в верхний бьеф и сбросным расходом в нижний бьеф с учетом отбора воды для хозяйственных целей. При расчетах учитывают также величину испарения с поверхности водоема и вероятную фильтрацию воды в подземные горизонты. Величину колебаний уровня воды озер и водохранилищ определяют по разности между наибольшими и наименьшими уровнями, наблюдающимися за многолетний период. Моря подразделяются на открытые и внутренние. Устьевая область реки, впадающей в море безрукавным руслом, называется эстуарием, или лиманом. Эстуарии классифицируются по преобладающему гидрологическому режиму: стоковые, приливно-отливные, сгонно-нагонные, и по колебаниям уровня: до 0,5 м - малые, от 0,5 до 1 м - средние, свыше 1 м - большие. Подземные воды подразделяются на водоносные горизонты и комплексы, образуя в пространстве бассейны и месторождения. Подземные воды, изливающиеся на поверхность, называются родниками (источниками). Месторождения подземных вод, расположенные как в пригородной зоне, так и в пределах городской территории, пригодные по качеству и защищенности для питьевых целей, используются для централизованного водоснабжения города. Самоизливающиеся источники подземных вод - родники - используются населением для нецентрализованного водоснабжения. Они оборудуются в соответствии с санитарно-гигиеническими и эстетическими требованиями. Водные объекты в пределах городской черты, как уже отмечалось, служат градообразующим фактором. Вдоль них и вокруг формируются жилые кварталы, строится ориентация улиц и проездов. Для водоснабжения городов используют водные объекты, отвечающие нормам и требованиям к источникам хозяйственно-питьевого водоснабжения и находящиеся на экологически благополучных территориях. Вокруг них оборудуется зона санитарной охраны. Забор воды из поверхностных водных объектов в пределах городской черты осуществляется, как правило, для технического водоснабжения, поливки городских территорий и пожаротушения. Городские водоемы и водотоки имеют эстетическое значение и используются для рекреации - купания, отдыха на берегу, катания на весельных и моторных лодках, ловли рыбы. На судоходных реках и каналах, в приморских городах в пределах городской черты располагаются порты. Воздушная среда города. Атмосфера - внешняя газовая оболочка Земли, механическая смесь различных газов, водяных паров и твердых (аэрозольных) частиц. Состав атмосферы находится в состоянии динамического равновесия, поддерживаемого такими климатическими факторами, как перемещение воздушных масс (ветер и конвекция) и атмосферные осадки, жизнедеятельность животного и растительного миров, особенно лесов и планктона мирового океана, а также в результате космических процессов, геохимических явлений и хозяйственной деятельности человека. Загрязнение атмосферы - изменение состава атмосферы в результате попадания в нее примесей. Примесь в атмосфере - это рассеянное в атмосфере вещество, не содержащееся в ее постоянном составе. По воздействию на организм человека загрязнение атмосферы подразделяют на физическое и химическое. К физическому относят: радиоактивное излучение, тепловое воздействие, шум, низкочастотные вибрации, электромагнитные поля. К химическому - наличие химических веществ и их соединений. Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ характеризуются по 4 признакам: по агрегатному состоянию, химическому составу, размеру частиц и массовому расходу выброшенного вещества. Загрязняющие вещества выбрасываются в атмосферу в виде смеси пыли, дыма, тумана, пара и газообразных веществ. Источники выбросов в атмосферу подразделяют на естественные, обусловленные природными процессами, и антропогенные (техногенные), являющиеся результатом деятельности человека. К числу естественных источников загрязнения атмосферного воздуха относят пыльные бури, массивы зеленых насаждений в период цветения, степные и лесные пожары, извержения вулканов. Антропогенные (техногенные) источники загрязнения атмосферного воздуха, представленные главным образом выбросами промышленных предприятий и автотранспорта, отличаются многочисленностью и многообразием видов (рис.). Источники выбросов промышленных предприятий бывают стационарными (1-6), когда координата источника выброса не изменяется во времени, и передвижными (7) -автотранспорт. Источники выбросов в атмосферу подразделяют на: точечные, линейные и площадные. Каждый из них может быть затененный и незатененный. Точечные источники (1,2,5,7) - это загрязнения, сосредоточенные в одном месте. К ним относятся дымовые трубы, вентиляционные шахты, крышные вентиляторы. Линейные источники (3) имеют значительную протяженность. Это аэрационные фонари, ряды открытых окон, близко расположенные крышные вентиляторы. К ним могут быть также отнесены автотрассы. Площадные источники (4,6). Здесь удаляемые загрязнения рассредоточены по плоскости промышленной площадки предприятия. К площадным источникам относятся места складирования производственных и бытовых отходов, автостоянки, склады горюче-смазочных материалов. Незатененные (1), или высокие, источники расположены в недеформированном потоке ветра. Это дымовые трубы и другие источники, выбрасывающие загрязнения на высоту, превышающую 2,5 высоты расположенных поблизости зданий и других препятствий. Затененные источники (2-7) расположены в зоне подпора или аэродинамической тени здания или другого препятствия. Рис. Источники загрязнения атмосферы (Про Стольбергу Ф.В., 2000): 1 - высокая дымовая труба; 2 - низкая дымовая труба; 3 - аэрационный фонарь цеха; 4 - испарения с поверхности бассейна; 5 - утечки через неплотности оборудования; 6 - пыление при разгрузке сыпучих материалов; 7 - выхлопная труба автомобиля; 8 - направление движения потоков воздуха Источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу подразделяют на организованные и неорганизованные. Из организованного источника (1,2,7) загрязняющие вещества поступают в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы. Неорганизованный источник выделения загрязняющих веществ (5,6) образуется в результате нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу пыли и газов, в местах загрузки, выгрузки или хранения продукта. К неорганизованным источникам относят автостоянки, склады горюче-смазочных или сыпучих материалов и другие площадные источники. Городская флора и фауна. Город является не только местообитанием популяции человека, но и предоставляет условия для существования различных других видов животных, растений, грибов, простейших, прокариот, являющихся неотъемлемыми элементами среды обитания горожанина. Часть этих видов (первая группа) существуют только в одомашненном (животные) или окультуренном (растения) состоянии и используются человеком для удовлетворения его жизненных потребностей - в лекарственных препаратах, материалах для строительства и отделки жилищ, средствах передвижения (как, например, лошадь, осел), общении (как, например, собаки и кошки). Значение последних в жизни городского человека намного выше, а значение сельскохозяйственных видов животных и растений в городах намного меньше, чем в жизни сельского жителя. Вторая группа - животные и растения, не одомашненные или окультуренные в полном смысле этих слов, а обитающие в неурбанизированной среде иных природно-климатических зон, отличных от данной, в городах могут жить только в жилищах человека или в специальных сооружениях (оранжереи, теплицы, террариумы, аквариумы, вольеры и т.п.), где искусственно создаются и поддерживаются условия существования и размножения организмов этих видов. К этой группе относятся экзотические растения и животные, составляющие основу научных (зоологические парки, ботанические сады, питомники) и частных коллекций - комнатные и оранжерейные растения, аквариумные рыбы, обитатели террариумов, инсектариев, комнатные и декоративные птицы и млекопитающие. Более того, именно в городах и зародилась традиция выращивания таких растений и содержания таких животных с целью удовлетворения исключительно эстетических коммуникативных потребностей человека. В настоящее время эта тенденция не ослабевает, и с каждым поколением все больше и больше горожан вводят в свои жилища на правах постоянных жителей и даже своего рода «членов семей» животных и растений из этой группы видов, не считая уже упомянутых выше собак и кошек, превращая города в подобие Ноева ковчега. В жизни сельских жителей декоративные экзотические виды играют незначительную роль, поскольку, с одной стороны, их место уже занято одомашненными животными и культурными растениями, а с другой – «среднестатистический» сельский житель имеет больше, чем горожанин, возможностей разнообразных утилитарных и неутилитарных контактов с дикими видами животных и дикорастущими видами растений в непосредственном окружении его поселений. Третья группа видов - это также неодомашненные животные и неокультуренные растения, которые человек сознательно (преднамеренно) расселяет или выращивает в городах, но уже не в жилищах, а в природно-антропогенных или антропогенных местообитаниях. В этой группе выделяют две подгруппы: 1) новые для региона виды (интродуценты) и 2) аборигенные (автохтонные) виды, обитающие в новых или измененных условиях среды. Интродуцированные виды в новых условиях проходят процесс акклиматизации, после чего они либо натурализируются, т.е. могут существовать, сохраняя жизнеспособность без вмешательства человека, либо для их существования (размножения) необходима постоянная поддержка со стороны человека в виде системы агротехнических (для растений) или биотехнических (для животных) мероприятий. В последнем случае растения называются интродуцентами открытого грунта (в отличие от тепличных или оранжерейных видов - интродуцентов закрытого грунта), а для обозначения животных вольного или полувольного содержания особого термина не существует (можно говорить о них как акклиматизированных, но не натурализированных: например, дальневосточные пятнистые олени в парках Европы. С видами из этой группы горожане также сталкиваются в повседневной жизни - на городских улицах, в парках, усадьбах, - но в большинстве случаев не знают их названий. Четвертая группа видов - это непреднамеренные интродуценты, «виды-пришельцы», появление которых в данном регионе или городе не предусматривалось человеком, но которые распространились и натурализовались благодаря человеку как агенту переноса организмов или их покоящихся стадий и в результате антропогенных преобразований ландшафтов, сопутствующих урбанизации. Пятая группа видов - синантропные, т.е. виды, живущие в селитебном ландшафте, в непосредственном соседстве с человеком: в жилищах и других сооружениях, вблизи жилья и временных построек и распространяющиеся по мере распространения ландшафта данного класса. Сюда входят: а) виды, эволюция которых, по крайней мере, с неолита, проходила в контакте с человеческими популяциями (например, полевые сорняки, некоторые тараканы, вши, мышь домовая, и б) виды, лишь в новое и новейшее время освоившие экологические ниши, параметры которых определяются жизнедеятельностью человека, его домашних животных и окультуренных растений, например, воробей домовый, голубь сизый, стриж черный, крыса серая. Тем не менее, более молодые синантропные виды не прекращают полностью связь со своими исходными природными местообитаниями и используют их в зависимости от конкретных ситуаций наряду с антропогенными. Наконец, шестая и, пожалуй, самая многочисленная группа видов - это дикорастущие растения и дикие животные, живущие в городах в различных местообитаниях - от слабо нарушенных и трансформированных природных до антропогенных. Здесь мы находим большое разнообразие видов - от сохранившихся в виде малых остатков некогда существовавших жизнеспособных популяций, а ныне обреченных на вымирание, до активно или пассивно проникающих в города и процветающих в них. То есть все те виды растений, животных, грибов – «союзники», «нежелательные соседи» или «вредители», которые, наряду с видами из пятой, четвертой и отчасти третьей групп формируют флору и фауну городов, эту «жизнь среди жизни», развивающуюся рядом с человеком, помимо его воли и даже вопреки его желанию. Городские ландшафты. Несмотря на общность движущих сил преобразования земной поверхности в местах проживания людей, территория любого города не является однородной в ландшафтном отношении. В различных зонах города, выделяемых по основным видам землепользования - историческом и деловом центре, жилой застройке, промышленной, транспортной, зеленой, рекреационной, пригородной, водохозяйственной и т.п., - степень преобразования природных элементов и насыщенность техногенными объектами различны. Характерной для всех городов тенденцией можно назвать снижение доли полностью преобразованного или искусственного и увеличение доли естественного покрытия и снижение степени застроенности в направлении от центра города к окраинам. Такое изменение свойств подстилающей поверхности приводит к формированию всевозможных геоморфологических, микроклиматических и ценотических градиентов, что обусловливает значительное разнообразие урбанизированных ландшафтов. Антропогенным называется такой ландшафт, в котором на всей или на большей площади коренному изменению под воздействием человека подвергся хотя бы один из компонентов ландшафта, в том числе и растительность. Антропогенные ландшафты, несмотря на то, что созданы человеком, являются в своей основе природными комплексами и в своем развитии подчиняются природным закономерностям. Существуют различные схемы классификации антропогенного ландшафта. Ф.Мильков различал следующие классы антропогенного ландшафта: 1. сельскохозяйственный, возникающий в процессе использования земель, растительный и почвенный покров которых претерпевает существенные изменения и в большей или меньшей степени находящийся под контролем человека; 2. промышленный, возникающий в процессе развития добывающих и обрабатывающих отраслей производства; 3. линейно-дорожный, связанный с использованием и трансформацией земель в целях обеспечения коммуникации между людьми; 4. лесной антропогенный, образующийся в результате искусственных посадок лесных насаждений и восстановления лесов на месте вырубок и антропогенных гарей; 5. водный антропогенный, возникающий в процессе создания искусственных водоемов и водотоков; 6. рекреационный, образующийся в зонах отдыха и активного туризма; 7. селитебный, своим возникновением связанный с поселениями человека, ландшафт городов и сел с их постройками, улицами, дорогами, насаждениями; 8. беллигеративный (от лат. belligero - вести войну), возникающий в местах ведения боевых действий или оборонительных укреплений, в результате чего, например, существенно изменяется рельеф и, в большинстве случаев, почвенный и растительный покров.