2392

11

крупного города температура иногда бывает на 9-10 °С выше, чем на его окраине.

Поступление веществ в города

Для нормального функционирования города нуждаются в самых разнообразных продуктах и сырье. Больше всего город потребляет чистой воды. Город с населением в 1 млн. жителей потребляет в год 470 млн т, или почти 0,5 км2 воды (табл. 3).

Таблица 3 Поступление веществ (в млн. т/год) в город с населением 1 млн человек

Большая часть этой воды из города поступает в природные водотоки, но уже в виде сточных вод, загрязненных различными примесями. В городах постоянно осуществляется сжигание топлива, которое сопровождается потреблением кислорода, идущего, в первую очередь, на окисление соединений водорода и углерода. Подсчеты показывают, что миллионный город потребляет в год около 50,0 млн т воздуха.

Атмосферные выбросы города-миллионера

Состав промышленных и бытовых выбросов города-миллионера, поступающих в атмосферу, весьма разнообразен. Годовое количество газообразных выбросов и их состав приведены в табл. 4.

12

Самая большая доля в составе атмосферных выбросов принадлежит воде (водяной пар и аэрозоли) и углекислому газу, затем следуют сернистый ангидрид, окись углерода и пыль.

Таблица 4 Выбросы (в тыс. т/год) в атмосферу города с населением 1 млн человек

В стране ведется систематическое наблюдение за загрязнением снежного покрова техногенными выбросами. Исследуются как фоновое загрязнение снежного покрова, так и загрязнение снежного покрова вокруг городов. Данные об ореолах загрязняющих веществ вокруг городов и городских агломераций представляют огромный интерес, так как наглядно демонстрируют воздействие городов на окружающие их территории, в том числе на сельскохозяйственные угодья, зоны отдыха горожан, водоемы, заповедные ландшафты и т.д.

13

Исследования ведутся с помощью искусственных спутников Земли «МетеорПрирода».

Некоторое представление о соотношении площади городов и площади ореолов загрязняющих веществ (пятен загрязнения вокруг них) дают усредненные показатели, полученные на основе анализа материалов по 540 городам бывшего СССР (табл. 5). Средние значения по стране, естественно, существенно отличаются от конкретных ситуаций. Так, отдельные ореолы загрязнения вокруг Москвы и других городов и поселков Центрального экономического района слились в единое пятно (площадью 177900 км2).

Таблица 5 Средние значения площадей застройки и ореолов загрязнения, а также

удаленности края ореолов от центров городов

Твердые и концентрированные городские отходы

Ежегодно город-миллионер «производит» и по преимуществу накапливает на окружающих его территориях около 3,5 млн т твердых и концентрированных отходов. Концентрированные отходы представляют собой осадки, накапливающиеся в отстойниках, и концентрат жидких отходов (табл.

6).

Таблица 6 Твердые и концентрированные отходы (в тыс. т/год) города с населением

1 млн человек

* Твердые бытовые отходы состоят из: бумага, картон - 35 %, пищевые отходы - 30 %, стекло - 6 %, дерево - 3 %, текстиль - 3,5 %, черные металлы - 4 %. кости - 2,5 %, пластмассы - 2 %, кожа, резина - 1,5 %, цветные металлы - 0,2 %, прочее -13,5 %.

Городские сточные воды

Город с миллионным населением ежегодно сбрасывает через канализационную сеть и помимо нее до 350 млн т загрязненных сточных вод (включая ливневые и талые воды с промышленных площадок, городских свалок, стоянок автотранспорта и т.д.). Помимо веществ, приведенных в табл. 7, в сточных водах миллионного города обнаруживаются в небольших количествах весьма биологически активные химические элементы. Так, содержание фтора может достигать 400 - 1000 т, цинка -25 т, меди - 25 т, мышьяка - 14 т и т.д. Естественно, что содержание этих веществ в сточных водах обусловлено промышленной специализацией населенного пункта (в полной мере это, конечно, относится к загрязнению атмосферного воздуха и твердым отходам).

15

Таблица 7

Сточные воды (в тыс. т) города с населением 1 млн человек

Предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны (ПДКрз) — концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов, или при другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, на протяжении всего рабочего стажа не должна вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами исследования, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений.

Предельно допустимая концентрация максимально разовая (ПДКмр) — концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, не вызывающая при вдыхании в течение 20 мин рефлекторных (в том числе, субсенсорных) реакций в организме человека.

Предельно допустимая концентрация среднесуточная (ПДКсс) — это концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом (годы) вдыхании.

Таким образом, ПДКсс рассчитана на все группы населения и на неопределенно долгий период воздействия, следовательно, является самым жестким санитарно-гигиеническим нормативом, устанавливающим концентрацию вредного вещества в воздушной среде. Именно величина ПДКсс может выступать в качестве «эталона» для оценки благополучия воздушной среды в селитебной зоне, но использовать этот норматив в качестве единицы измерения (пять ПДКСС по оксидам азота) - нельзя, так как существуют и другие концентрации вредных веществ.

16

Таблица 8 Соотношение различных видов ПДК в воздухе для некоторых веществ

Предложен ряд комплексных показателей загрязнения атмосферы (совместно несколькими загрязняющими веществами); наиболее распространенным и рекомендованным методической документацией Госкомэкологии, является комплексный индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). Его рассчитывают как сумму нормированных по ПДКсс и приведенных к концентрации диоксида серы средних содержаний различных веществ:

ПДКcci- ПДКcc для i-ого вещества;

сi — безразмерная константа приведения степени вредности i-ого вещества к вредности диоксида серы, зависящая от того, к какому классу опасности (табл. 9) принадлежит загрязняющее вещество.

Контрольные вопросы

1.Что такое природа (дать два понятия)?

2.Что представляет собой окружающая среда? Чем она отличается от природной среды?

17

3.Свойства окружающей среды (самоподдержание, саморегуляция, устойчивость).

4.Что такое городская среда? Ее сходство и различие с природными экосистемами.

5.Понятие ландшафта, его типы.

6.Что такое загрязнение? Типы загрязнений и их характеристика.

7.Какие существуют предельно допустимые концентрации? Дать их определение.

Тема № 3 Допустимые изменения и кризисные состояния окружающей среды

Под влиянием рекреации среди компонентов лесной среды сильнее всего изменяется почва. Наиболее сильный фактор, способный вызвать быструю деградацию естественных насаждений, используемых в рекреационных целях, - уплотнение почвы. Уплотнение почвы ведет к увеличению объемного веса (плотности минеральной части почвы), что приводит к уменьшению запаса доступной влаги, повышается плотность, следовательно, и количество недоступной влаги. Так, по данным Б.И. Мичурина (1968), с увеличением объемного веса ростовского чернозема с 1 до 1,3 г/см3 при полевой влагоемкости запас доступной влаги в нем уменьшается с 18 до 10 %, то есть почти в 2 раза.

Уплотненная почва оказывает большое сопротивление развивающимся корням растений, нарушаются условия минерального питания растений.

В парках, скверах, лесах зеленой зоны городов, интенсивно используемых для отдыха, уплотненная почва существенно влияет на состояние как фитоценозов в целом, так и их отдельных ярусов.

Уплотнение ликвидирует, в первую очередь, более крупные поры, которые в конечном итоге смыкаются (затворяются) и превращаются в мелкокапиллярные. Отсюда и происходит эффект увеличения объемного веса в уплотненном слое и уменьшение общей скважности.

Рассмотрим три основных показателя физических свойств почв: объемный вес, удельный вес и общая скважность. Величина удельного веса почвы практически постоянна и не изменяется в результате уплотнения почв. Объемный вес с уплотнением верхних почвенных горизонтов увеличивается, в результате уменьшается общая скважность. Следовательно, чем сильнее

18

уплотняется почва, тем значительнее увеличивается ее объемный вес и уменьшается общая скважность, что приводит к ухудшению рекреационного воздушного режима во всей корнеобитаемой толще, а это отрицательно сказывается на росте и развитии всех ярусов растительности.

Рассмотрим серые лесные почвы, отличающиеся по содержанию гумуса. Серые лесные среднемощные суглинистые почвы

А0-0-2см- Лесная подстилка коричневого цвета, представленная остатками древесных и травянистых растений. Сверху слабо, а к низу хорошо разложившаяся.

А1- 2-20 см - Перегнойно-аккумулятивный, серый, среднесуглинистый, комковато-ореховатый, уплотненный, влажный. Встречается много корней и ходов червей. Имеется равномерно распределенная кремнеземистая присыпка.

В1 - 38-60 см - Иллювиальный, бурый, тяжелосуглинистый, ореховатый, к низу призматический, очень плотный, сухой. На структурных отдельностях обнаруживается железистая корочка и неравномерно распределенная кремнеземистая присыпка. Корней меньше, чем в предыдущем горизонте.

В2- 60-130 смИллювиальный, красный, сверху с буроватым оттенком тяжелосуглинистый, призматический, очень плотный, сухой. На структурных отдельностях имеется железистая корочка и немного кремнеземистой присыпки. Корней мало.

ВС> 130 см- Иллювиально-переходный, желто-бурый с красным оттенком, среднесуглинистый, призмовидно-бесструктурный, очень плотный, свежий. Вскипания не обнаружено.

Серые и светло-серые супесчаные почвы обычно средне- и сильнооподзоленные.

бесструктурный, уплотненный. Встречается слабо выраженная кремнеземистая присыпка, наблюдается железистый иллювий.

В2 - 78-150см - Грязновато-серый крупный песок с прослойками железистого песка, весьма рыхлого сложения.

19

С - 150см - Серый, влажный, крупный песок, очень рыхлый.

Результаты исследований показали, что массовое посещение лесов приводит к уплотнению почвы, что ведет к изменениям их физических свойств: увеличивается плотность минеральной части уплотненной почвы и снижается общая скважность.

Также, зная плотность минеральной части почвы для каждой стадии дигрессии и зависимость изменения плотности (прирост) уплотненной почвы от воздействия рекреационных нагрузок, можно моделировать момент наступления перехода в следующую стадию, что позволяет повысить объективность назначения необходимых лесохозяйственных мероприятий. Так, если увеличение плотности минеральной части уплотненной почвы привело к пределу допустимых нарушений среды, то необходимы меры по исключению этих участков из рекреационного пользования с последующим проведением мероприятий по восстановлению физических свойств почвы. Контролем восстановления почв является уменьшение плотности минеральной части почвы до величин, соответствующих третьей стадии рекреационной дигрессии и ниже.

Теснота взаимосвязи между плотностью минеральной части почвы и стадиями дигрессии подтверждается значениями коэффициентов корреляционных отношений (η = 0,91) - для условий В2, (η= 0,95) - для условий С2 и (η = 0,96) - для условий Д2 - связь очень высокая.

Установленная зависимость аппроксимируется уравнениями связи:

для условий В2: А = - 42,7ρ 2+ 140,7ρ - 111,2; для условий С2: А = -47,8 ρ 2+ 151,3 ρ - 115,2; для условий Д2: А = -13,7 ρ 2 + 55,6 ρ - 47,4;

где А - стадия дигрессии, ρ - плотность почвы, г/см3.

Таким образом, по плотности минеральной части уплотненной почвы и общей скважности возможно определение степени устойчивости почв к уплотнению в разных типах лесорастительных условий. По приросту плотности минеральной части почвы при ее уплотнении можно прогнозировать момент наступления перехода в следующую стадию дигрессии и определять предел устойчивости к рекреации конкретного участка (при переходе из 3-й в 4-ю стадию дигрессии). Это и есть состояние биогеоценоза, при котором дальнейшее увеличение рекреационной нагрузки вызывает деградацию (естественный необрати-

20

мый процесс разрушения природного комплекса).

Наиболее легко определяемым показателем (табл. 10) является плотность минеральной части почвы, которая может выступать в качестве основного диагностического признака критического состояния почв под воздействием рекреации. Благодаря уравнениям, отражающим зависимость изменения плотности минеральной части почвы по стадиям дигрессии, возможна достаточно оперативная экспериментальная диагностика стадий дигрессий, включая дробные ее величины. Для этого необходимо в характерных местах однородного рекреационного участка с небольшими повторностями взять пробы на определение плотности, среднюю величину которой сравнить с моделируемыми значениями по типам лесорастительных условий.

Таблица 10 Величины плотности минеральной части и общей скважности почв,

соответствующие верхнему пределу 3-й стадии рекреационной дигрессии

Задание. Определить стадию дигрессии каждой пробной площади по уравнениям, зная значения объемного веса почвы (табл. 11).

Таблица 11 Допустимые изменения и кризисные состояния окружающей среды