Темпи росту населення миру в 1.5-2.0 рази нижче росту міського населення, до якого сьогодні ставиться 40% людей планети. За період 1939 - 1979 р. населення великих міст виросло в 4, у середніх - в 3 і малих - в 2 рази.
Соціально-економічна обстановка привела до некерованості процесу урбанізації в багатьох країнах. Відсоток міського населення в окремих країнах дорівнює: Аргентина - 83, Уругвай - 82, Австралія - 75, США - 80, Японія - 76, Німеччина - 90, Швеція - 83. Крім великих міст-мільйонерів швидко ростуть міські агломерації або міста, що злилися. Такі Вашингтона-Бостон і Лос-анжелес-сан-франциско в США; міста Руру в Німеччині; Москва, Донбас і Кузбас у СНД.
Круговорот речовини й енергії в містах значно перевершує такий у сільській місцевості. Середня щільність природного потоку енергії Землі - 180 Вт/м2, частка антропогенної енергії в ньому - 0.1 Вт/м2. У містах вона зростає до 30-40 і навіть до 150 Вт/м2 (Манхэттен).
Над великими містами атмосфера містить в 10 разів більше аерозолів і в 25 разів більше газів. При цьому 60-70% газового забруднення дає автомобільний транспорт. Більше активна конденсація вологи приводить до збільшення опадів на 5-10%. Самоочищенню атмосфери перешкоджає зниження на 10-20% сонячній радіації й швидкості вітру.
При малій рухливості повітря теплові аномалії над містом охоплюють шари атмосфери в 250-400 м, а контрасти температури можуть досягати 5-6(С. З ними зв'язані температурні інверсії, що приводять до підвищеного забруднення, туманам і зможу.
Міста споживають в 10 і більше раз більше води розраховуючи на 1 чоловік, чим сільські райони, а забруднення водойм досягає катастрофічних розмірів. Обсяги стічних вод досягають 1м2 у добу на одну людину. Тому практично всі великі міста відчувають дефіцит водних ресурсів і багато хто з них одержують воду з вилучених джерел.
Водоносні обрії під містами сильно виснажені в результаті безперервних відкачок шпарами й колодязями, а крім того забруднені на значну глибину.
Корінному перетворенню піддається й ґрунтовий покрив міських територій. На більших площах, під магістралями й кварталами, він фізично знищується, а в зонах рекреацій - парення, сквери, двори - сильно знищується, забруднюється побутовими відходами, шкідливими речовинами з атмосфери, збагачується важкими металами, оголеність ґрунтів сприяє водній і вітровій ерозії.
Рослинний покрив міст звичайно практично повністю представлений “культурними насадженнями” - парками, скверами, газонами, квітниками, алеями. Структура антропогенних фітоценозів не відповідає зональним і регіональним типам природної рослинності. Тому розвиток зелених насаджень міст протікає в штучних умовах, постійно підтримується людиною. Багаторічні рослини в містах розвиваються в умовах сильного гноблення.
Важливо розглянути екологічні проблеми великих міст більш детально й конкретно на прикладі Москви. Вичерпну оцінку екологічного стану настільки великого й складного об'єкта, як Москва, дати важко по наступних основних причинах:
оцінка повинна враховувати безліч самих різних показників по всіх районах і підприємствам, виробничим зонам, магістралям, системам зв'язку, рекреаційним площам і т.д.;
отримані відомості повинні бути систематизовані, зведені в єдину легко интерпретируемую систему;
система збору й узагальнення наявних даних поки що не має єдиний наукової концепції, розрізнена й навіть не всіма підтримується. Соціально-екологічна модель Москви - завдання майбутніх досліджень.
Узагальнені дані свідчать про складний екологічний стан Москви. Місто стрімко росте, переходить за кільцеву дорогу, зливається з містами-супутниками. Середня щільність населення 8.9 тис. чел. на 1 кв. км. Сотні тисяч джерел викидають у повітря величезна кількість шкідливих речовин, тому що часткове очищення впроваджене тільки на 60% підприємств. Особлива шкода наноситься автомобілями, технічні параметри яких не відповідають вимогам і якості повітря. Вихлопні гази автомашин дають основну масу свинцю, зношування шин - цинк, дизельні мотори - кадмій. Ці важкі метали ставляться до сильних токсикантів. Промислові підприємства дають дуже багато пилу, окислів азоту, заліза, кальцію, магнію, кремнію. Ці з'єднання не настільки токсичні, однак знижують прозорість атмосфери, дають на 50% більше туманів, на 10% більше опадів, на 30% скорочують сонячну радіацію. У цілому на 1 москвича доводиться 46 кг шкідливих речовин у рік.
Тепловий вплив збільшує температуру в місті на 3-5(З, безморозний період на 10-12 днів і безсніжний - на 5-10 днів. Нагрівання й підйом повітря в центрі викликає підтік його з окраїни - як з лісопаркового пояса, так і із промислових зон.
Витрата води в Москві на 1 жителя - близько 700 л/доба. При величезних витратах на очищення навіть водопровідна вода містить деяку кількість шкідливих з'єднань, головним чином добрив і ядохимикатов. Водні ресурси використовуються нераціонально - більше 20% води йде невикористаної. Наприклад, тільки для гоління москвич за один раз використовує до 100 літрів. У районах з лічильниками (м. Зеленоград) водоспоживання в 2-3 рази менше.
Стічні води міста на 98,6% піддаються біологічному очищенню, однак, у водойми все-таки попадає дуже багато піску, солі, подкисленной і теплої води. Дефіцит води - один з факторів стримування житлового будівництва. З 1650 головних промислових підприємств систему оборотного водопостачання мають лише 160.
У межах міста ґрунти значно відрізняються від своїх аналогів у даній природній зоні - кислих дерено-підзолистих. У першу чергу треба відзначити підвищення pH до 8-9, що пов'язане з надходженням з атмосфери карбонатів кальцію й магнію. Ґрунти збагачені також органічними речовинами, головним чином сажею - до 5% замість 2-3%. Зміст важких металів в 4-6 разів перевищує фонове.
Зелені насадження займають 30% площі міста, що дає 25-30 кв. м на людину (Париж - 6, Лондон - 7.5, Нью-Йорк - 8.6). Разом з тим насадження усередині міста мало пов'язані з лісопарковим поясом, та й останній занадто вузький - 15-20 км. Тільки з півночі Москва відносно захищена зеленим поясом. До 30-40% насаджень порушено хворобами, пригноблено й втратило здатність до самопоновлення. Лісопарковий пояс у дні відпочинку щодня приймає до 4 млн. чоловік. Ці навантаження вище припустимих.
3.5 млн. людина в Москві живуть в умовах екологічного дискомфорту, а близько 1 млн. - у районах граничного дискомфорту. Забруднення окремих частин міста по-різному. Дві третини всіх шкідливих викидів доводиться на 6 районів. Складна обстановка у кварталах уздовж Садового кільця.
Захворюваність москвичів у середньому вище, ніж по інших районах країни: поширені хвороби органів подиху, астма, різні види алергії, серцево-судинні захворювання, хвороби печінки, жовчного міхура, органів почуттів. З 94 найбільших міст миру Москва по народжуваності перебуває на 62-м, по смертності - на 70-м, по природному приросту - на 71-м місці. Виживаність дітей у багатьох столицях миру в 2-3 рази вище, ніж у Москві.
Екологія Москви тісно пов'язана із тлом, природними умовами Підмосков'я й кліматом європейської території Росії. Найважливіше значення має так званий “західний перенос” - перевага протягом року вітрів західних румбів. При цьому західні й північно-західні райони міста одержують більше свіже повітря, що додатково очищений над лісовими масивами західної частини Московської області. У східні райони Москви надходить повітря, забруднений над міською територією. У періоди переваги східних і південно-східних вітрів Москва одержує менш чисте повітря, оскільки південний схід області залесен на 25-30%, значно розораний і більше індустріальний. Північний захід столиці має більше чисті водойми, оскільки основні водотоки Підмосков'я течуть із північно-заходу на південний схід. Загальні особливості ґрунтів і рельєфу також спричиняються диференціацію екологічних умов. Північний захід Москви більше піднесений, горбкуватий, має більше важкі, глинисті й суглинні ґрунти. Це сприяє активному поверхневому змиву, горизонтальній міграції забруднення, його концентрації у водоймах і малому проникненні в ґрунти. На південно-сході більше поширення мають рівнинні піщані поверхні з малими ухилами. Тут кращі умови для вертикальної міграції забруднення, зараження ґрунтових вод.
Москва помітно впливає на прилягаючу місцевість: атмосферне забруднення поширюється на схід на 70-100 км, депрессионные лійки від забору артезіанських вод мають радіуси 100-120 км, теплове забруднення й порушення режиму опадів спостерігається на відстані 90-100 км, а гноблення лісових масивів - на 30-40 км.
Стан повітряного басейну
Для більшості великих міст характерно надзвичайно сильне й інтенсивне забруднення атмосфери. По більшості забруднюючих агентів, а їх у місті налічується сотні, можна із упевненістю сказати, що вони, як правило, перевищують гранично припустимі концентрації. Більше того, оскільки в місті спостерігається одночасний вплив безлічі забруднюючих агентів, їхня спільна дія може виявитися ще більш значним. Широко поширена думка про те, що зі збільшенням розмірів міста зростає й концентрація різних забруднюючих речовин у його атмосфері, однак у дійсності, якщо розраховувати середню концентрацію забруднень на всю територію міста, то в багатофункціональних містах з населенням більше 100 тис. чоловік вона перебуває приблизно на тому самому рівні й зі збільшенням розмірів міста практично не зростає. Це пояснюється тим, що одночасно зі збільшенням обсягів викидів, що зростають пропорційно росту чисельності населення, розширюється й площа міської забудови, що і вирівнює середні концентрації забруднення в атмосфері.
Істотною особливістю великих міст із населенням більше 500 тис. чоловік є те, що зі збільшенням території міста й чисельності його жителів у них неухильно зростає диференціація концентрацій забруднення в різних районах. Поряд з невисокими рівнями концентрації забруднення в периферійних районах, вона різко збільшується в зонах великих промислових підприємств і, особливо в центральних районах. В останніх, незважаючи на відсутність у них великих промислових підприємств, як правило, завжди спостерігаються підвищені концентрації забруднювачів атмосфери. Це викликається як тим, що в цих районах спостерігається інтенсивний рух автотранспорту, так і тим, що в центральних районах атмосферне повітря звичайно на кілька градусів вище, ніж у периферійних, - це приводить до появи над центрами міст висхідних повітряних потоків, що засмоктують забруднене повітря із промислових районів, розташованих на ближній периферії. При аналізі процесів забруднення атмосфери міст досить істотне розходження між забрудненнями, виробленими стаціонарними й мобільними джерелами. Як правило, зі збільшенням розміру міста частка мобільних джерел забруднення (в основному автотранспорту) у загальному забрудненні атмосфери зростає, досягаючи 60 і навіть 70%.