МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное образовательное учреждение высшего образования Московской области

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОБЛАСТНОЙ УНИВЕРСИТЕТ

(МГОУ)

Кафедра экономической и социальной географии

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Экология мегаполиса»

на тему: Антропогенные изменения состояния атмосферы мегаполисов и их последствия

Москва, 2019 г.

Оглавление

Введение

В техногенном мире современных мегаполисов проблемы загрязнения

экологии промышленными предприятиями и автотранспортом весьма актуальны. Вредные выбросы в атмосферу городов исследуются не одно десятилетие, а урбанизация мегаполисов лишь усложняет проблему.

В XXI веке темпы урбанизации возрастают от года к году и, соответственно, растет число экологических проблем, большая часть из которых связана с загрязнением атмосферы.

Современные мегаполисы, будучи достижением цивилизации, становятся всё более неудобными и непригодными для жизни не только будущих, но уже и современных поколений. Некоторые города, построенные без учета розы ветров, постоянно тонут в выбросах промышленных предприятий, а неограниченный рост автомобилей создает проблемы не только в плане траты времени на передвижение, но и в плане полной невозможности дышать рядом с трассами или в центральной части мегаполисов.

С каждым годом актуальность темы загрязнения мегаполисов растет. Тема актуальна именно потому, что в городе становится всё тяжелее дышать, особенно в летние периоды с высокой температурой. Учащаются случаи смертей от различных сердечно-сосудистых заболеваний, заболеваний легких. Многие дети рождаются с врожденными заболеваниями, вызванными негативным влиянием городского шума, воздуха и воды на организм беременных женщин. Помимо этого, промышленность крупных городов неблагоприятно воздействует на общую экологическую обстановку Земли, вызывая повышение температуры воздуха на доли градуса ежегодно.

Информационной базой работы являлись работы по геоурбанистике, экологии, планировки и охраны природы городов.

Цель курсовой работы – проанализировать основные загрязнители  в атмосфере  мегаполисов.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1. рассмотреть понятие термина «мегаполис»;

2. выявить основные источники загрязнения атмосферы;

3. охарактеризовать причины загрязнения воздуха в мегаполисах;

4. выделить последствия загрязнения атмосферного воздуха;

5. разработать пути решения проблемы загрязнения атмосферы мегаполисов.

Методы исследования: литературно-описательный, сравнительно-географический, статистический, анализа и синтеза.

Теоретической основой написания курсовой исследовательской работы послужили: нормативно-правовые акты, научная литература и статьи, электронные ресурсы (интернет), периодические издания литературных источников.

Цели и задачи работы определили ее структуру. Данная работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка использованной литературы (24 источников). Объем работы – 32 стр.

Глава I.   Загрязнение атмосферы в мегаполисах

1.1.          Понятие термина «мегаполис»

Развитые страны обязаны мегаполисам своими экономическими успехами – вес их растет в национальном ВВП. Следует отграничить строго научное понятие «мегалополиса» от употребления данного слова «мегаполис» как образного описательного выражения, как бы синонима сверхкрупных городов.

Крупные города со своей близлежащей территорией делятся частью богатства, в то время как из иных регионов выкачивают и капитал, и кадры, прежде всего. Перетекание в мегаполисы ресурсов – бедствие для регионов, однако развитие сверхкрупных городов способствует росту уровня жизни в целом по стране. Крупные города, развиваясь, способствуют развитию вокруг них территорий – ускоренными темпами растут окрестные поселения [6].

Мегалополисы – наиболее высокоурбанизированные пространственные структуры полосовидной конфигурации, которые возникают в результате срастания между собой близко расположенных крупных городских агломераций.

Мегалополисы концентрируют в развитых странах значительную часть их населения и наиболее важных видов деятельности. В трех американских мегалополисах проживает около половины населения США, в них производится 60% условной чистой продукции промышленности страны. Мегалополис Токайдо также занимает доминирующее положение в населении, экономике, культуре и политике Японии. В Английском мегалополисе сконцентрировано свыше половины населения Beликобритании. Очень велики концентрация и нематериальных видов деятельности в крупнейших мегалополисах мира, велика их роль в политике, финансах, развитии культуры, информации, науки, образования и в формировании самого образа жизни в современном мире. Наиболее крупные мегалополисы формируются в США вдоль Атлантического побережья между Бостоном и Вашингтоном (Босваш), в районе Великих озер между Чикаго и Питтсбургом (Чипиттс), в Калифорнии между Сан-Диего и Сан-Франциско (Сансан), в Западной Европе в Англии (Лондон - Ливерпуль), вдоль Рейна (Рейн-Рур-Рейн-Майн), в Японии в районе Токио-Осака (Токайдо). Также мегалополисы есть в Китае (Пекин-Тянь-Цзин), Индии (Калькутта-Асансол), Африке (Каир-Александрия) и некоторых других странах [10].

Процессы урбанизации вызывают усложнение городской инфраструктуры. Значительные участки по площади в городах занимает транспорт и транспортная инфраструктура (гаражи, автодороги, автозаправочные (АЗС) и станции техобслуживания (СТО), железные дороги, вокзалы и аэропорты, пр.). Транспортные системы связывают все функциональные части города, они оказывают влияние на городскую среду [24].

По мнению Реймерса Н.Ф. «урбанистическая система (т. е. город) представляет собой неустойчивую природно-антропогенную систему, которая включает архитектурно-строительные объекты и резко нарушенные естественные экологические системы» [23].

В настоящее время в России доля населения городов равняется 74%, иными словами, в нашей стране в городах проживает свыше 100 млн человек. По прогнозам, доля населения в городах в развитых странах увеличится, и если на сегодня это 75%, то к 2050 г. составит 86%, в странах, которые развиваются, это соотношение будет равняться 45% (сегодня) и 66% в 2050-м. Свыше 160 городов в мире имеют население более одного миллиона человек. Крупнейшими городами мира с население свыше 10 млн являются Мехико, Сан-Паулу, Токио, Буэнос-Айрес, Сеул, Шанхай, Стамбул, Карачи, Мумбаи, Дели, Дакка, Манила, Нью- Йорк, к ним относится и наша столица – Москва [10].

1.2 Источники загрязнения атмосферы

Главная проблема мегаполисов, прежде всего, неблагоприятная экологическая обстановка. Городская среда оказывает существенное влияние на здоровье жителей мегаполиса [24].

В настоящее время в мире насчитывается порядка 400 крупных промышленных центров, вредные выбросы которых достигли: 2,5 млрд т/год аэротехногенные выбросы ; примерно 1 млрд т/год аэрозоли; до 3 млрд т/год занимают твердые отходы; свыше 500 км³/год города вырабатывают жидких стоков. Потребность в воде в городах за последние сто лет выросла в 10 раз, в больших городах, таких как Рим, Париж, Москва, Нью-Йорк, Берлин она превысила показатель в 100 раз. Следовательно, увеличиваются сбросы сточных вод промышленного и коммунально-бытового характера, а их очистка – одна из самых серьезных, до настоящего времени полностью нерешенных, проблем современного мира [2].

Первые места в списке городов с качественной окружающей средой принадлежат Осло, Дублину, Хельсинки, Гамбургу, Амстердаму, Стокгольму, а последние занимают Афины, Анкара, Стамбул. Самые зеленые, в которых на одного человека больше всего приходится зеленых насаждений, это Париж, Лондон, Дублин, Мюнхен, Берлин, Брюссель, Мадрид, Лиссабон и Барселона. Самая тревожная ситуация в Мехико, Афинах, Бангкоке, Флоренции и Милане. К грязным городам мира относятся российские города Санкт-Петербург и Москва [21].

К основным источникам загрязнения воздуха в крупных городах относится автотранспорт, теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), промышленные предприятия, мусоросжигающие заводы. Рисунок 1.1  Процентное соотношение видов загрязнений (составлено по данным [22]).

Загрязнение атмосферы является одной из самых больших экологических проблем для крупных городов. Основным источником загрязнения атмосферы сегодня считают автотранспорт и выбросы промпредприятий. Так автомобильные выхлопы в общей доле веществ, загрязняющих воздух, составляют примерно 70%, на объекты теплоэнергетики приходится 24%, остальные 6% – это выбросы промпредприятий города [4].

В период 2010 – 2017 гг. наблюдалось резкое увеличение выбросов загрязняющих веществ, связанное непосредственно с ростом количества индивидуального автомобильного транспорта.  Главная проблема загрязнения атмосферного воздуха автотранспортными средствами обусловлена, прежде всего, изношенностью существующего автопарка, ввозом иномарок, находящихся в эксплуатации длительное время или не отвечающим современным техническим требованиям, использованием низкосортного топлива, не соответствующего общепринятым стандартам, несовершенством системы управления дорожным движением при низком качестве дорожных покрытий автодорог, шоссе, магистралей. Из этого следует вывод, что не столько сам транспорт повинен в загрязнении воздуха, сколько вышеперечисленные аспекты, связанные и с дорогами, и с дорожным движением, и с топливом [17].

Многие вещества техногенного происхождения, попадающие в городскую воздушную среду – опасные загрязнители. Они приносят огромный ущерб здоровью населения, проживающего в природной среде мегаполиса и его окружении, страдают и материальные ценности. Некоторые вредные вещества длительное время находятся в воздухе, они переносятся ветром на большие расстояния, по этой причине проблема загрязнения атмосферы из локальной вырастает в международную. Главным образом это относится к загрязнениям окислами азота и серы. Накопление этих загрязнителей в атмосфере происходит быстро, что вызывает явление, называемое подкисленными и кислыми осадками. В результате происходит подавление биологической продуктивности водоемов и почв, особенно это касается тех, которые имеют собственную высокую кислотность [3].

Помимо прочего, как видно из исследований, проведенных зарубежными и отечественными экологами, высокая концентрация в атмосфере сернистого газа увеличивает коррозию металлов. Как свидетельствуют записи шведских ученых, высокая интенсивность коррозии углеродистой стали наблюдается в городах, где большая влажность воздуха, а также в тех, которые расположены в зоне морского побережья. К примеру, в Стокгольме скорость коррозии выше, чем в Кируне, расположенной в зоне субарктики, почти в 15 раз. Замечено также, что хромированные покрытия при таких же условиях подвергаются разрушению быстрее почти в 2-3 раза [17].

Как видно из исследований, колоссальное загрязнение нашей окружающей среды приносит непоправимый моральный и материальный ущерб людям, поэтому улучшение качества жизни требует обязательного контроля каким-либо образом выбросов промпредприятий, заставляет людей решать вопросы, которые связаны с выбросами автомобилей [4].

Глава II.  Основные элементы и последствия загрязнения атмосферы

2.1.   Причины загрязнения воздуха в мегаполисах мира и Москвы

Загрязненный воздух крупных мегаполисов – это один из главных факторов риска ухудшения здоровья современных людей. Согласно данным ВОЗ, по этой причине в мире ежегодно умирают порядка 3 млн человек. Подавляющее число летальных исходов случается по причине инсульта и ишемической болезни сердца. Помимо сердечно-сосудистых заболеваний загрязненный воздух ведет к возникновению хронических болезней легких (в том числе и рака).

Если верить данным статистики, то качество воздуха в промышленных городах ухудшается с каждым годом. На сегодняшний день около 80% жителей мегаполисов по всему миру дышат кислородом, уровень загрязнения которого превышает допустимый.

По всему Земному шару растет и ширится список мегаполисов, жить в которых становится все опаснее. В их числе: Нью-Дели, Пекин, Лима, Мехико и ряд других городов-миллионеров [20].

Опасные для человека вещества, находящиеся в воздухе, подразделяются на 4 типа: от умеренного до чрезвычайного уровня. Озон – это один из самых опасных газов, присутствующих на уровне Земли и в верхних слоях атмосферы. Он может быть как полезным для здоровья человека, так и губительным.

Озон, содержащийся в стратосферном слое, является своеобразным земным щитом, предохраняющим планету от проникновения агрессивного ультрафиолетового излучения. Озон, который присутствует в тропосфере, – это сильный загрязнитель кислорода, дышать которым чрезвычайно опасно [20].

Приземный озон чаще всего образуется в высокой концентрации в теплое время года. Если человек вдыхает это химическое вещество, то у него возникает сильное раздражение дыхательных путей, сопровождающееся одышкой и кашлем. Особенной чувствительностью к этому газу отличаются люди с заболеваниями легких, а также старики и дети.

Согласно данным Минприроды, в столице России в 2014году уровень приземного озона был равен 29 мкг/м³. В том же году небольшой уровень приземного озона был отмечен в таких мировых столицах, как Гонконг, Лондон, Прага, Стокгольм и Париж, а максимальная концентрация наблюдалась в Мехико [20].

Рисунок 2.1  Среднегодовая концентрация озона в атмосферном воздухе крупных городов, мкг/м³ (составлено по данным [20]).

Бензапирен является еще одним довольно вредным для здоровья человека веществом, он относится к 1-му классу опасности. При высокой концентрации бензапирен канцерогенен.

Вещество выделяется в процессе горения углеродсодержащих объектов (сигарет, копчения или жарки продуктов на углях, промышленных отходов). Данное химическое соединение может присутствовать в водяных источниках и в воздухе крупных городов [3].

Ко второму классу опасности ученые относят газ без цвета, но с резким запахом – формальдегид. Этот химический элемент содержится в большом количестве в смоле, которую применяют для производства определенных изделий из дерева, в красках, лаке, консервантах, удобрениях, ряде строительных материалов.

Формальдегид вызывает сильное раздражение дыхательных путей и слизистых оболочек тела. В ряде случаев высокая концентрация данного вещества может привести к развитию онкологических заболеваний.

Фенол – это еще один химический элемент, относящийся ко второму классу опасности для человека. Содержится фенол в сигаретном дыму, выхлопных автомобильных газах, промышленных выбросах. Фенол оказывает поражающее действие на кожу и работу сердечно-сосудистой системы.

Чтобы спровоцировать серьезное поражение нервной системы в виде острой головной боли и рвоты достаточно находиться в месте с ПДК фенола порядка трех-четырех часов. По словам российских экспертов, пока в столице нашей родины подобной концентрации фенола зафиксировано не было, однако регистрировалась ПДК данного вещества в городе Красноярск.

Самый высокий уровень фенола наблюдался в Шанхае и Пекине, где ПДК была превышена в миллионы раз. Это настолько опасный для человека уровень, что, сделав всего один вдох, можно получить смертельную дозу яда в легкие. Известно, что Китай находится на первом месте в мире по уровню загрязнения атмосферного воздуха [20].

Сероводород – крайне опасный газ, имеющий выраженный запах тухлых яиц. В природе сероводород содержится практически везде, даже человек продуцирует его в небольшом объеме. Образование данного газа происходит в результате гниения пищевых отходов и процесса разложения белков. Длительное нахождение в воздухе с высокой концентрацией сероводорода способно вызвать серьезную интоксикацию организма человека.

Химическое соединение, относящееся к 3-му уровню опасности, один из главных загрязнителей воздуха в крупных городах – это диоксид азота. Он образуется в результате горения при достаточно высоких температурах. Ученые выявили связь респираторных заболеваний с высокой концентрацией диоксида азота в воздухе городов [20].

Диоксид серы – вот еще один характерный представитель данного класса вредных веществ. Он получается в результате сгорания топлива, в частности, из выхлопных газов автомобилей [4]. Данное вещество особенно опасно для людей с астмой и рядом других заболеваний дыхательной системы.

Рисунок 2.2  Среднегодовая концентрация диоксида серы в атмосферном воздухе крупных городов мира, мкг/м³ (составлено по данным [20]).

Низкое содержание диоксида серы наблюдается в таких крупных городах мира, как Берлин, Нью-Йорк, а также Москва. Концентрации среднего уровня вещества регулярно фиксируется в Стамбуле, Лондоне, Токио. Наконец, угрожающе высокое содержание диоксида серы отмечено в Мехико, Гонконге и Пекине. Рекордсменами по чистоте воздуха являются Париж и Стокгольм – в них концентрация данного соединения минимальна [20].

Оксид углерода – это химическое соединение, относящееся к 4-му уровню опасности. Образуется оно после неполного сгорания дерева и из выхлопных газов транспортных средств. Данное вещество крайне негативно влияет на здоровье человека: оно создает в клетках дефицит кислорода, что является губительным для тканей. Выраженность эффекта воздействия газа зависит от его концентрации в воздухе и времени пребывания на нем человека. При вдыхании большого объема оксида углерода в организме могут возникнуть необратимые изменения [20].

Рисунок 2.3 Cреднегодовая концентрация оксида углерода в атмосферном воздухе крупных городов мира, мкг/м³ (составлено по данным [20]).

Согласно данным Минприроды Российской Федерации, в 2014 году лидерами по объему данного химического соединения в воздухе стали Гонконг и Мехико. Тогда как в Париже и Стокгольме его концентрация была минимальной [20].

Взвешенные частицы крайне опасны для человеческого организма. Они оседают в легких, накапливаются в них, но при этом выводятся в минимальных количествах. Большие дозы взвешенных частиц вызывают различные заболевания легких и сердечно-сосудистой системы.

Не только бензапирен и формальдегид являются максимально токсичными и вследствие этого чрезвычайно опасными для человека. Серьезный урон здоровью могут нанести взвешенные мелкодисперсные вещества и тяжелые металлы. Мелкодисперсные вещества – это мелкие осколки металлов или микроскопические частички шин, которые остаются на больших трассах крупных мегаполисов. Они очень быстро и незаметно проникают в легкие и кровеносную систему и в результате накапливания вызывают серьезные патологии [20].

Рисунок 2.4 Cреднегодовая концентрация PM10 в атмосферном воздухе крупных городов мира, мкг/м³ (составлено по данным [20]).

Исходя из рекомендаций ВОЗ, в странах ЕС установлены пределы порогового воздействия для РМ10. Для среднесуточной концентрации не допускается превышения порогового уровня 50 мкг/м³ более чем 35 раз в течение года, среднегодовая концентрация не должна превышать уровня 40 мкг/м³. Практически во всех странах ЕС эта рекомендация неукоснительно выполняется.

Выхлопы автомобильного транспорта являются на сегодняшний день главной причиной ухудшения атмосферы в столичном регионе. На данный фактор приходится до 90% всех московских выбросов. Остальной процент производят промышленные предприятия, находящиеся в черте города. Однако стоит отметить, что по официальным данным объем выхлопных газов в столице снизился за последние несколько лет на порядка 100 тысяч тонн [4].

При наличии, так называемых, «неблагополучных островков» в Москве в среднем состояние атмосферы можно назвать удовлетворительным. Действительно, столичный воздух сегодня на порядок чище, чем в целом ряде промышленных мегаполисов Российской Федерации [20].

Москва, в сравнении с другими крупнейшими городами мира, за последнее время поднялась в рейтинге чистоты воздуха. Этого удалось достичь по причине влияния следующих факторов: запрет въезда крупного грузового транспорта внутрь границ города в дневное время суток, введение платных парковок, моментально разгрузивших центр столицы от многокилометровых пробок, проведение работ по озеленению городских улиц. Последний фактор особенно помог в снижении концентрации взвешенных частиц в воздухе Москвы, поскольку насаждение деревьев вдоль загруженных трасс позволяет снизить уровень загрязнения воздуха в близлежащих домах до 60% [20].

2.2 Последствия загрязнения атмосферного воздуха

Кислые или кислотные осадки (в виде тумана, снега либо дождя) имеют кислотность рН<5,6. Кислотные осадки вызваны исключительно антропогенным загрязнением воздуха выбросами, содержащими диоксид серы и оксиды азота (каждый день объем выбросов в мировом масштабе достигает 252 млн. т и больше). Это стало причиной гибели в разных регионах планеты лесов площадью свыше 31 млн. га. К примеру, в Германии кислотные дожди повредили порядка 35% площадей лесных массивов, в Канаде, к сожалению, уже погибли старейшие (свыше чем 300-летние!) леса, бальзамические ели. Из-за кислотных осадков значительно ухудшилось состояние, погибли горные лесные массивы красной ели (северные Аппалачи). Это послужило причиной резкого снижения прироста лесов, ухудшения естественного лесовозобновления. Подобная ситуация наблюдается во многих регионах России, особенно это касается крупнейших промышленных районов страны. Существенно снижается из-за кислотных осадков и урожайность отдельных сельскохозяйственных культур (томатов, хлопчатника, цитрусовых, винограда и пр.), это снижение составило в среднем 20-30 % [5].

От кислотных осадков особенно пострадали озера в Канаде, Норвегии, Швеции, Финляндии, США, в российской Карелии. Так, в Швеции около 15 000 озер повреждены воздушными загрязнителями, причем в 1800 озерах полностью утрачены признаки жизни. В Канаде закислены более 14 000 озер, в Норвегии из 5000 обследованных озер в 1750 исчезла рыба. В Карельских озерах отмечено резкое сокращение запасов лососевых и сиговых рыб. В озерных экосистемах увеличение кислотности вод, т. е. понижение рН, приводит к деградации не только популяций рыб, но и других гидробионтов [8].

Кислотные осадки сегодня рассматриваются в качестве мощного активного фактора как выветривания горных пород, ухудшения физико-механической характеристики ряда грунтов, так и в качестве причины химического разрушения объектов техногенного характера, в том числе памятников культуры, наземных линий связи. Такое явление носит название «городского» выветривания. Ученые также установили, что кислотные дожди воздействуют на окружающую среду в многофакторном плане, выступает в некоторой степени фактором самоочищения атмосферы (ее промывания). Основными кислотными агентами являются азотная и разбавленная серная кислоты, которые образуют во время окислительной реакции оксиды азота и серы с пероксидом водорода [3].

Исследованиями, проведенными в европейской центральной части России, удалось установить, что снеговые воды имеют здесь преимущественно практически нейтральную либо слабощелочную реакцию. Однако на таком фоне также выделяются районы кислотных и щелочных осадков. Талые воды, у которых нейтральная реакция, отличаются низкой буферностью (иными словами кислотно-нейтрализующей способностью), поэтому при незначительном повышении концентрации оксидов азота и серы в приземной атмосфере может вызвать выпадение кислотных атмосферных осадков на больших территориях. Это, в первую очередь, относится к большим по площади заболоченным низменностям, в которых загрязняющие атмосферу вещества накапливаются в результате действия низинного эффекта аэрального осаждения [5].

Оксиды азота, монооксид NO и диоксид NO₂ образуются при сжигании всех видов топлива и представляют особую опасность для здоровья человека. Основными источниками выбросов оксидов азота в атмосферу являются двигатели внутреннего сгорания (ДВС), автотранспорт, авиация, ТЭС, ТЭЦ, металлургия и другие отрасли промышленности. Высокие концентрации оксидов азота локализуются вблизи источников выбросов и приводят к появлению смога [19].

Явление, которое называется смог – это сильное загрязнение воздуха в промышленных центрах и больших городах, оно обусловлено застаиванием больших воздушных масс. Смог бывает двух типов: густой туман, сопровождающийся примесью газовых производственных отходов и дыма; пелена едких аэрозолей и газов повышенной концентрации [8].

Причиной возникновения фотохимического смога является фотохимическая реакция, сопровождающая определенную физико-географическую обстановку: наличия высокой концентрации в атмосфере углеводородов, оксидов азота, озона и иных загрязнителей при безветрии и интенсивной солнечной радиации, при очень незначительном обмене в приземистом слое воздушных масс. Лондонский смог декабря 1952 г. стал причиной гибели порядка 4000 человек. Этот смог был не фотохимический, способный интенсивно образовываться при солнечной яркой погоде, выделяя исключительно высокотоксичные загрязнители. Главным «поставщиком» исходных химических компонентов для фотохимического смога выступают выхлопные автомобильные газы. Формирование смога происходит при способствующих ему природных факторах: температурной инверсии, присущей всякому крупному городу; ветру, влажности, инсоляции.

До настоящего времени печальный рекорд по смогу принадлежит Лос-Анджелесу, хотя нельзя не сказать, что на сегодня эта проблема преимущественно решена. В этом городе формирование смога обусловлено низинным расположением, его со всех сторон окружают холмы. Раньше в городе фиксировали дней со смогом порядка 270. Много автомобилей выбрасывали массу выхлопных газов, и они не поднимались вверх, не рассеивались высоко в атмосфере: теплые газы от вредных веществ накапливаются непосредственно поблизости земной поверхности. Такое положение дел вредит растительности, животным и, человеку [15].

По физиологическому воздействию фотохимический смог для человеческого организма крайне опасен, и прежде всего для кровеносной и дыхательной систем. Под воздействием смога у крови появляется стойкая неспособность усваивать и переносить кислород [9].

Как показали исследования, в атмосферу земли выбрасывается порядка 8-20 тыс. т/год бензапирена. По данным ученых, в воздушной атмосфере нашей страны находится во взвешенном состоянии около 5 тыс. т ртути, бензапирена, мышьяка, кадмия, свинца, фреонов, фенолов и иных очень опасных для людей канцерогенных веществ [2].   

Статистика показывает, что в 1985 г. смертность от рака в США, Нидерландах и Великобритании составляла ежегодно 50 чел. на 1 млн. жителей. К 2000 г. эти величины выросли до 300 в Великобритании, 150 - в Нидерландах, 130 - в США. В 2015 г. число заболеваний (по сравнению с 1985 г.) увеличилось в США примерно в 30 раз, в Великобритании в 50 раз.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) бенз(а)пирена в атмосфере составляет 0,000001 мг/м³. Однако во многих городах она превышает данное значение на 2 порядка и более. Например, в Париже на некоторых улицах она достигает 0,0007 мг/м³, в ряде крупных городов США - 0,002 мг/м³, в Цюрихе - 0,0024 мг/м³  [15].

На сегодня уже общепризнан тот факт, что формирование климата происходит под воздействием очень сложных, взаимосвязанных между собой факторов, и большая роль отведена СО₂, который способствует появлению «парникового эффекта». Действие диоксида углерода сравнимо со стеклом или полиэтиленовой пленкой в парниках, в связи с этим и действие получило название «парникового эффекта».

Такой эффект иногда называют отраженным, тепличным, его можно охарактеризовать в качестве постепенного потепления климата на планете в целом из-за увеличения в атмосфере концентрации антропогенных примесей, к которым относится диоксид углерода, метан, оксид азота, озон, фреоны. Такие примеси осложняют длинноволновое тепловое излучение с земной поверхности. Часть такого теплового излучения (поглощенного) возвращается к земной поверхности. Главный источник СО₂ антропогенного происхождения – это сжигание топлива ископаемого происхождения (газ, нефть, уголь и пр.). Это ежегодно составляет до 9 млрд. тонн условного топлива. В конце XX столетия в мире выбросы в атмосферу диоксида углерода составили порядка 6 млрд. т., и это больше 1 т на одного жителя нашей планеты. Интересно наблюдать показатели выбросов этого вещества по отдельным странам. С первых лет XXI столетия выбросы диоксида углерода в атмосферу увеличиваются ежегодно на 4-5%. Эксперты ЮНЕСКО констатировали, что в северной Америке выбросы диоксида углерода в 6 раз превышают такие же в Африке, в 9 раз больше выбросов этого газа Юго-Восточной Азии [15].

Последние десятилетия замечают рост метана в атмосфере планеты, примерно на 1% в год. Объясняется это природными факторами (выбросами из болот), и антропогенными причинами (рисовые поля, сжигание биомассы, крупный рогатый скот, иные причины). Известно, что рисовые поля в Китае поставляют земной атмосфере метан в 4-10 раз больше по сравнению с угодьями Европы и США. Самое большое количество метана происходит из экскрементов крупного рогатого скота (порядка 74% от животных всех видов), коров и овец 13 %, в связи с этим в некоторых зарубежных странах выполняются работы, направленные на снижение интенсивности выделений метана из экскретов домашнего скота, применяя ингибиторы. Большое количество метана «производит» горное производство: угольные месторождения ежегодно выбрасывают через шахты 34-46х10⁶ т метана.

Очень важная задача по предотвращению отрицательного экологического воздействия от выбросов метана стоит перед людьми: до начала третьего тысячелетия выбросы метана необходимо сократить до 30 млн. т/год, вместе с этим провести утилизацию каптируемого газа [13].

Увеличение каждый год на 0,3% оксида азота в атмосфере можно объяснить преимущественно ростом производства, применением в сельском хозяйстве азотных удобрений. Фреоны (хлорфторуглероды) нашли широкое применение в промышленности, они дают выбросы около 1,4 млн. т в год во всем мире, причем рост составляет 4% в год).

 «Озоновыми дырами» называют большое пространство в озоновом слое (экране земли), расположенном примерно в 20-25 км от поверхности, здесь содержание озона существенно ниже (на 50 и более процентов). Такое явление представляет некоторую часть сложной экологической проблемы, которая связана с изменениями мощности озонового экрана, о значимости которого мы указывали выше [13].

Истощенный озоновый слой в атмосфере Земли ведет к росту потока ультрафиолетовых излучений на поверхность земли, а это создает опасность жизненным процессам, протекающим на Земле, для любых живых организмов. Как известно из информации Всемирной организации здравоохранения, при снижении в атмосфере озона на 1% у людей может вырасти число кожных раковых заболеваний на 6 %; угнетается иммунная система человека. Помимо этого, увеличение интенсивности излучения ультрафиолета может стать причиной снижения урожайности довольно большого количества сельхозкультур (из-за нарушения в них обмена веществ, воздействия мутантов-микроорганизмов), вызвать гибель в океане фитопланктона, нарушить глобальный баланс кислорода и диоксида углерода со всеми негативными вытекающими последствиями [14].

Нашей атмосфере характерна очень высокая динамичность. Это обусловлено быстрым перемещением всех воздушных масс в вертикальном и латеральном направлениях, а также высокими скоростями и разнообразием физико-химических реакций, протекающих в ней. Атмосферу можно рассматривать в качестве огромного «химического реактора», на который воздействуют многочисленные и изменчивые природные и антропогенные факторы [13].

Аэрозоли и газы, которые выбрасываются в атмосферу, имеют высокую реакционную способность. Сажа и пыль, которые возникают в результате лесных пожаров, сгорания топлива, сорбируют радионуклиды и тяжелые металлы. Оседая на поверхность земли, они могут стать источником загрязнения обширных территорий, проникать во время дыхания в живые организмы, включая и человека. Аэрозоли бывают первичные, которые выбрасываются непосредственно из самих источников загрязнения; вторичными, формирующимися в атмосфере; летучими, способными переноситься на довольно большие расстояния; нелетучими, отлагающимися на поверхности поблизости зон пылегазовыбросов. Тонкодисперсные летучие и устойчивые аэрозоли (ртуть, кадмий, сурьма, йод-131 и пр.) обладают способностью накапливаться в оврагах, низинах, лощинах, морских заливах и ущельях, во фьордах и иных понижениях рельефа, в небольших количествах они собираются в районе водоразделов.

В качестве аэродинамических барьеров выступают большие лесные массивы, активные глубинные разломы большой протяженности (например, Байкальский рифт), отдельные называют «облачными линеаментами». Объясняется это тем, разломы эти контролируют ионные потоки и физические поля Земли, выступая своего рода преградой воздушным массам при их перемещении. Также ученые выявили тенденцию совместного накопления, в некоторых странах Западной Европы и в России, во взвешенных твердых частицах приземной атмосферы, устойчивых соединений тяжелых металлов (олова и свинца, никеля и кобальта, фосфора и стронция, некоторых иных [15].

Время «жизни» аэрозолей и газов в атмосфере меняется в широком диапазоне (это может быть 1-3 минуты либо несколько месяцев). В основном длительность этого периода зависит от химической устойчивости, величины частиц (в аэрозолях), присутствия реакционноспособных составляющих (озона, пероксида водорода и пр.). В связи с этим в трансграничных переносах веществ, загрязняющих окружающую среду, участвуют в основном соединения и химические элементы в виде газов, которые не способны к химическим реакциям, являются термодинамически устойчивыми в условиях атмосферы.

Радиационное долговременное загрязнение способны создавать обогатительные производства, на которых проходит подготовку ядерное «топлива»; при переработке, к примеру, урановых руд появляется огромное количество вредоносных отходов, так называемых «хвостов». К примеру, по данным американских исследователей, уже в наше время объемы таких «хвостов» в США равняются 500 млн. т. Но главное даже не большой объем отходов, опасность заключается в том, что такие «хвосты» останутся радиоактивными на протяжении миллионов лет. В то время производства никакого давно не будет, останется загрязнение атмосферного воздуха, которое будет продолжаться [16].

2.3. Пути решения проблемы загрязнения атмосферы мегаполисов

В том, что среда нашей планеты деградирует, виноват, как не прискорбно, «сам человек». На последних конгрессах и форумах международного уровня вопросы экологической безопасности самые актуальные. Преобладание в экономическом секторе экологически «грязных» производств, расположение промышленных объектов в промышленных центрах и больших городах, возрастающее число автотранспортных средств, низкая техническая оснащенность предприятий, постоянный рост площадей под отходы – это все причины отрицательного воздействия на среду, что нас окружает, на здоровье людей [24].

Для решения экологических проблем крайне необходима комплексная перепланировка структуры городов и расположения зданий. Если этого сделать нельзя, то хотя бы оптимизировать расположения строящихся автодорог, а также стараться переходить на экологически безопасное топливо для автомобилей. Далее стоит обязать предприятия использовать более совершенные способы очистки вод и переработки отходов, а также ужесточить систему штрафов за выбросы в воду или атмосферу [11].

Экологическая ситуация в больших городах по-прежнему напряженная, а это создает для их жителей ряд проблем. Причины такого состояния кроются в медленных темпах модернизации производственных циклов, которые основываются на преимущественном использовании ресурсоемких технологий, в состоянии нынешних систем водоотвода, большие объемы накопления отходов, нет эффективных способов по их сбору, хранению и удалению, опасные геологические процессы, несовершенство транспортных узлов и развязок, невысокое экологическое сознание людей, отсутствие правовых нормативов и прочее. Экологическая ситуация в больших городах обусловлена ​​специфическими и тесно переплетенными различными комплексами природного характера, градостроительными, инженерными, социально-экономическими, прочими условиями, осложненные попытками улучшения экологии. Ей также характерна неудовлетворительная способность среды к самовосстановлению и самоподдержанию [12].

Социальное и экономическое развитие городов следует выстраивать на высоких и инвестиционных технологиях, на международном сотрудничестве, совершенствовании инфраструктуры, свободном доступе в регион инвесторов. Следует совершенствовать также управление человеческим капиталом и ресурсами. В области предоставления услуг важно уделить внимание науке и образованию, сотрудничеству между бизнесом и наукой, обновлению транспорта и существующей городской инфраструктуры. Основной целью стратегии по охране окружающей среды в больших мегаполисах должно стать внедрение принципа, состоящего в устойчивом развитии экономики городов через экологизацию, совершенствование механизмов контроля и управления в части охраны среды, становление настоящей системы по экологическому мониторингу. Человечество в отношениях с природой достигло предела, и вопрос стоит вообще о возможности существования в дальнейшем человеческой цивилизации.

Крайне сложная по-прежнему экологическая ситуация в мегаполисах, растет нагрузка на окружающую нас среду. Истощение и загрязнение природных ресурсов угрожает в дальнейшем здоровью населения, экономической стабильности и экологической безопасности государств. В связи с этим для успешного решения самых сложных проблем мегаполисов в экологической сфере нужен, в первую очередь, переход к формированию у людей экологического сознания на индивидуальном и общественном уровнях. Невозможно остановить процесс урбанизации, но в наших силах его регулировать. Только грамотная система стратегического планирования способна изменить к лучшему ситуацию в мегаполисах [1].

Для снижения выбросов от автотранспорта, следует первое, серьезно подойти к строительству и реконструкции автодорог. За последние годы в Ташкенте практически снова построены дороги, выполнена реконструкция улиц города. Ясно, ремонт и строительство серьезная проблема, но она не глобальная, вполне решаемая, под ней только материальная подоплека.

Неудовлетворительное состояние дорожного покрытия напрямую влияет на загазованность нашего воздуха, вынуждая автотранспорт работать в экстремальном режиме. А возникающая при этом еще и запыленность доставляет много хлопот жителям домов, расположенных вдоль автомагистралей. Но очагами выбросов пыли являются также и строительные площадки, где не везде соблюдаются защитные меры, предусмотренные строительными технологиями [18].

Чтобы сохранить озоновый слой Земли, имеются и пассивные, и активные методы. К первым относят все методы снижения выброса загрязнителей в атмосферу, которые способствуют сохранению количества озона в атмосфере. По данным В.А. Вронского, к активным методам можно отнести работы по химическому воздействию на зоны с пониженной концентрацией озона этана и пропана для связывания атомарного хлора в хлористый водород. Этот метод имеет отрицательные побочные последствия, но представляет собой наиболее экономный и технически проработанный способ из предлагаемых в настоящее время. И, наконец, самые современные разработки по использованию для решения данной задачи электромагнитных излучений, электрических разрядов, лазеров, которые должны способствовать фотодиссоциации кислорода с выделением озона. Но все разрабатываемые методики могут оказаться бесполезными или малоэффективными, если не будут проведены специальные фундаментальные работы по изучению механизма существования озонового слоя и динамики его развития как под влиянием природных, так и техногенных факторов [16].

Заключение

         В результате проделанной работы цель исследования была достигнута, задачи выполнены и сделаны следующие выводы:

1. Загрязнение атмосферы, видимо, наиболее опасная форма загрязнения окружающей среды, особенно для крупнейших мегаполисов, где проживают миллионы человек, так как дыхание – основа жизни любого организма. Химические вещества, проникая в ткани растения, нарушают обмен веществ, структуру листьев и побегов.

2. Антропогенные загрязнения (загрязнения под влиянием деятельности человека) могут оказывать воздействие на атмосферу различным образом: непосредственно на состояние атмосферы (нагревание, изменение влажности и др.), воздействие на физико-химические свойства атмосферы (изменение coстава, увеличение концентрации диоксида углерода, аэрозолей, фреонов и пр.); воздействие на свойства подстилающей поверхности (изменение величины альбедо, на систему «океан - атмосфера» и др.)

3. Значительная доля различных загрязнений по крупным городам мира связана с эксплуатацией автомобильного транспорта. Газы и аэрозоли, выбрасываемые в атмосферу, характеризуются высокой реакционной способностью. Пыль и сажа, возникающие при сгорании топлива, лесных пожарах, сорбируют тяжелые металлы и радионуклиды и при осаждении на земную поверхность способны загрязнить обширные территории и проникнуть при дыхании в живые организмы и в том числе человека.

4. По своему физиологическому воздействию на человеческий организм фотохимический смог крайне опасен, особенно для дыхательной и кровеносной систем; при воздействии смога возникает стойкая неспособность крови к усвоению и переносу кислорода.

5. Отрицательное влияние загрязненной атмосферы на почвенно-pacтительный покров связано как с выпадением кислотных атмосферных осадков, вымывающих кальций, гумус и микроэлементы из почв, и с нарушением процессов фотосинтеза, приводящих к замедлении роста и гибели растений.

6. Во всех развитых странах мира приняты законы об охране атмосферного воздуха. Улучшение качества воздуха на территории России имеет не только экологическое, но и очень важное социально-экономическое значение. Это обусловлено прежде всего неблагополучным состоянием воздушного бассейна мегаполисов, крупных городов и промышленных центров, в которых проживает основная часть квалифицированного и трудоспособного населения страны.

Литература

1. Барабанщиков Д. А., Сердюкова А. Ф. Экологические проблемы мегаполисов // Молодой ученый. — 2018. — №25. — 36-39 с.

2. Блинов Л.Н., Перфилова И.Л., Юмашева Л.В. Экологические основы природопользования. Учебник для вузов. М.: Дрофа, 2010. 208 с.

3. Валова (Копылова) В. Д. Экология: Учебник / В. Д. Валова (Копылова). — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Издательско торговая корпорация «Дашков и К°», 2013. — 360 с.

4. Иванова Ю.П., Полковников Ю.Ф. Влияние автомобильного транспорта на экологию современного мегаполиса//Инновационные организационно-технологические ресурсы для развития строительства и комфортного жиля в Волгоградской области. ВГасУ. №3. 2008. С. 60-63.

5. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология: учебник для вузов. М.: Просвещение. 2015. 576 c.

6. Лаппо Г.М. География городов / Лаппо Г.М. – М.: Гуманитар. изд. центр «Владос», 1997. 479 с.

7. Лебедева М. И., Анкудимова И. А. Экология: Учеб. пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2002. 80 с.

8. Легушс Э.Ф. Лекции по экологии / Уфа: УГАТУ, кафедра Безопасности производства и промэкологии, 2010. 148 с.

9. Лось В.А. Экология: учебник. М.: Экзамен. 2006. 276 с.

10. Перцик Е.Н. Геоурбанистика : учебник для студ. высш. учеб. заведений / Е.Н.Перцик. — М. : Издательский центр «Академия», 2009. — 432 с.

11. Потапов А.Д. Экология: Учеб. для строит. спец.вузов. М.: Высшая школа, 2002. 194 с.

12. Тетиор А.Н. Городская экология 3-е изд., стер. - М.: 2008. - 336 с.

13. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность. М.: Академия, 2014.

14. Яншин А.Л. , Мелуа А.И. Уроки экологических просчетов. - М.: Наука, 1981. 221 с.

15. Антропогенное воздействие на атмосферу. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://otherreferats.allbest.ru/ecology/00831707_0.html, свободный 13.03.2019.

16. Загрязнения антропогенного происхождения. Экология – Справочник – Статьи. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ru-ecology.info, свободный 14.03.2019.

17. Загрязнение атмосферы мегаполисов. Основные антропогенные процессы в мегаполисе. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://eco.bobrodobro.ru/9259, свободный. Дата обращения 7.03.2019.

18. Мегаполис и Экология. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://vollaracis.com/articles7_c22ba.htm, свободный 15.03.2019.

19. Медико-экологические проблемы здоровья человека. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://cow-leech.ru/docs/index-4277.html, свободный 12.03.2019.

20. Опасность в воздухе: чем дышат мегаполисы – Общество – ТАСС (2017). [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://tass.ru/obschestvo/3963216, свободный 11.03.2019.

21. Проблемы экономики и управления строительством в условиях экологически ориентированного развития. Материалы Третьей Всероссийской научно-практической конференции 5-8 апреля 2016 года. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://pdf.knigi-x.ru/21biologiya/51367-1-problemi-ekonomiki-upravleniya-stroitelstvom-usloviyah-ekologicheski-orientirovannogo-razvitiya-materi.php, свободный. Дата обращения 6.03.2019.

22. Федеральная служба государственной статистики. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.gks.ru/, свободный. Дата обращения 7.03.2019.

23. Экологические проблемы городов. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.emirsaba.org/sbornik-soderjit-materiali-izbrannih-dokladov-uchastnikov-mejd.html, свободный. Дата обращения 5.03.2019.

24. Экологические проблемы мегаполисов. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/ekologicheskie-problemy-megapolisov, свободный. Дата обращения 5.03.2019.