В сб.: Проблемы урбанизации на рубеже веков. Отв. редактор А.Г. Махрова/Смоленск: Ойкумена, 2002 - 328 с. - C. 189-198 В.Р. Битюкова. Принципы и методы комплексной оценки экологического состояния городской среды. Все возрастающее влияние хозяйственной деятельности на окружающую среду приводит к нарушению динамического равновесия в природе и ухудшает экологические условия проживания человека. В связи с этим важной задачей становится определение уровня экологической напряженности территорий, ранжирования их по степени экологической опасности. При всем многообразии аспектов изучения данной проблемы для получения достоверных результатов необходимо целостное рассмотрение связей между основными блоками системы “природа - хозяйство - население” и внутри них. Изменения в природе, связанные с деятельностью человека, определяются характером, интенсивностью антропогенного воздействия и степенью устойчивости природных систем к этим воздействиям. Сложность взаимосвязи этих явлений диктует поиск такого подхода к оценке экологической напряженности территории, в основе которого лежали бы взаимно контролирующие друг друга показатели уровня воздействия и реакции среды, с одной стороны, и измененности природного комплекса (последствий воздействия), с другой. Географическая дифференциация хозяйственной деятельности обусловливает пространственные различия в характере и интенсивности антропогенного воздействия на окружающую среду. Вместе с тем, различия типов ландшафтов с их дифференциацией устойчивости к воздействиям, приводят к формированию территориальной неоднородности экологической ситуации. В связи с этим территориальный аспект оценки указанного выше воздействия занимает особое место. В интегративном поле человеческого воздействия на природную среду особое место занимают города. Города можно рассматривать как наиболее сложные техногенные системы, в которых образуется множество петель прямых и обратных связей, возникающих в процессе воздействия. Города нарушают и перестраивают естественные ландшафты. При этом их влияние как измененных техногенных систем может распространяться на значительные площади внешней по отношению к их границам среды. Главный антропогенный процесс – следствие функционирования городов – это загрязнение воздуха, почвы, поверхностных и подземных вод, т.е. следствием воздействия всего комплекса источников на урбанизированных территориях являются В сб.: Проблемы урбанизации на рубеже веков. Отв. редактор А.Г. Махрова/Смоленск: Ойкумена, 2002 - 328 с. - C. 189-198 первичные последствия, определяющие существующее состояние среды. Именно связи этих природных компонентов с техногенными объектами (источниками антропогенного воздействия) составляют основу «цепных реакций», преобразующих окружающую среду в самом городе и на его окраинах. Для городов, где система прямых и обратных связей чрезвычайно сложна и подчас разнонаправлена, в качестве рабочего инструмента анализа нами использована известная парадигма «условия –процесс-структура»[4]. В рамках этой системы основным принципом, научной основой анализа городской среды является векторная функциональная триада “воздействие → изменения → последствия” на всех стадиях взаимодействия природы и общества с использованием социально-экологического подхода. Концептуальные основы социально-экологического подхода, ориентированного прежде всего на системное рассмотрение прямых и обратных связей при взаимодействии природы и общества, были заложены в трудах В.И.Вернадского, С.П.Герасимова, В.С.Преображенского и других ученых. Теоретическое положение данной концепции, содержащее представление о том, что центральным элементом системы взаимодействия “общество-природа” выступает человек со многими своими характеристиками (биологическими, производственными, этническими и др.) взятыми как в их единстве, так и изолированно, служит важной основой для практических разработок. Т.е. измененная природная среда порождает «вторичные последствия» уже для человека, изменяя условия его жизни, здоровья, возможной трудоспособности и реабилитации. Существующие, прямые и обратные связи в данной системе, где каждая из подсистем в свою очередь представляет собой сложную систему, позволяет говорить о том, что география, в силу того, что она в равной степени изучает обе подсистемы, способна осуществить комплексный подход в решении данной проблемы. В исследовании проблемы взаимодействия природы и общества особое место занимает экономико-географический подход. Использование данного подхода обусловлено тем, что он обеспечивает: 1) территориальный анализ характера, уровня и специфики воздействия, как ключевого элемента процесса взаимодействия, дающий научную основу для рационального природопользования; 2) целенаправленный отбор показателей, которые отражают и воздействие, и реакцию среды на это воздействие, и последствия; 3) применение В сб.: Проблемы урбанизации на рубеже веков. Отв. редактор А.Г. Махрова/Смоленск: Ойкумена, 2002 - 328 с. - C. 189-198 районирования территории для выявления территориальных различий степени экологической напряженности. Районирование как метод географического познания имеет широкий спектр научнопрактического применения. Широко используется оно и в социально-экологических исследованиях многочисленные урбанизированных территорий. варианты районирования с В настоящее время существуют учетом одного или нескольких экологических факторов, загрязненности отдельных природных компонентов. С нашей точки зрения необходимо систематизировать существующие подходы. Ю.Г.Саушкин четко разделял понятия “природно-хозяйственного районирования” и “эколого-экономического”, поскольку экологические взаимосвязи и отношения являются частью природных. В дальнейшем, часто происходило смешение этих понятий. Ряд авторов, разделяя частные виды эколого-экономического районирования (например, по степени нарушенности отдельных видов природных компонентов, по сути - районирование по последствиям) от интегральных схем, учитывающих достаточно комплексно экологические и экономические факторы, относят сюда и те схемы, которые самими авторами называются природно-хозяйственными. Если природа рассматривается по отношению к социально-экономической системе, как реципиент неизбежно оказываемого в процессе производства воздействия, который в результате произошедших в нем изменений окажет вторичное воздействие на процесс производства и самого человека, речь очевидно, должна идти об эколого-экономическом районировании. Т.е. основу эколого-экономического районирования должно составлять рассмотрение территориальной неоднородности связей в системе “воздействие - среда последствия”. Районирование по степени нарушенности естественных ландшафтов изолированно или в комплексе, рассматривает последствия воздействия. Такое районирование строго нельзя отнести с эколого-экономическому, т.к. из взаимосвязей в системе “воздействиесреда - последствия” здесь рассматривается лишь последняя часть цепочки, по которой практически невозможно судить об источниках воздействия. Таким образом, несмотря на значительное разнообразие подходов, такое районирование по сути является экологическим. Т.о., существующие подходы к районированию процессов взаимодействия природы и общества на всех стадиях процесса «воздействие – изменения – последствия» можно систематизировать следующим образом: В сб.: Проблемы урбанизации на рубеже веков. Отв. редактор А.Г. Махрова/Смоленск: Ойкумена, 2002 - 328 с. - C. 189-198 Районирование с учетом природного фактора природно -хозяйственное районирование эколого-экономическое районирование К Р И Т Е Р И Й природно -ресурсный потенциал уровень воздействия, соотнесенный с потенциалом устойчивости среды экологическое районирование уровень загрязненности природной среды Схема 1. Подходы к районированию с учетом природных факторов. Очевидно экология города, как научное направление, в равной степени (точнее во взаимосвязи и взаимодополнении) должна изучать и эколого-экономическую и экологическую дифференциацию городской территории для поиска конструктивных путей выхода из сложной экологической ситуации, сложившейся в большинстве крупных городов. Каждый из двух подходов имеет свои преимущества и недостатки. При эколого-экономической оценке ситуации на уровне воздействий преимуществом является плоскостной характер исходной информации и определенность источника воздействия, а недостатком - субъективность оценки и обобщенность расчетов, адекватная масштабу исследования, а также сложность учета “внешних” для города воздействий, в частности трансграничный перенос. Экологическая оценка, оценка последствий по параметрам состояния различных природных компонентов базируется на объективных данных замеров состояния различных сред. Однако замеры не могут покрыть всю территорию целиком. Распространяя значения показателей замеров в ограниченном числе пунктов на всю территорию оцениваемой зоны, существует риск упростить реальную ситуацию. К тому же, аналитическая база, как правило, в состоянии рассмотреть очень узкий (по сравнению с возможными расчетами) спектр загрязняющих веществ, что также является существенным недостатком такого подхода. Методические подходы к оценке состояния природного комплекса урбанизированных территорий позволяют оценить фактическую степень измененности техногенных ландшафтов по параметрам состояния различных природных компонентов и провести экологическое районирование урбанизированных территорий. Этот вопрос детально разработан на уровне оценки состояния загрязнения отдельных природных компонентов (атмосферы, почвенного и растительного покрова, водных источников), а В сб.: Проблемы урбанизации на рубеже веков. Отв. редактор А.Г. Махрова/Смоленск: Ойкумена, 2002 - 328 с. - C. 189-198 также распространенности физических полей. Однако пока мало разработаны подходы, позволяющие дать интегральную оценку экологической напряженности территории по всей совокупности параметров. Практически используется лишь метод наложения схем, используемый при отсутствии жестких критериев генерализации контуров и сопоставимых критериев степени опасности каждого из факторов. Практически в любом городе существуют научные и практические организации, контролирующие степень загрязненности различных природных компонентов. В результате может быть создана серия карт реального состояния загрязненности компонентов городского ландшафта. После проведения замеров устанавливается степень загрязненности различных сред путем соотнесения с нормами, предельно-допустимыми и фоновыми значениями отдельных показателей, определенных, как правило, гигиеническими или эпидемиологическими исследованиями. Однако необходимо отметить, что существующие нормативы в ряде случаев не отражают реальной степени опасности для здоровья населения [1]. Предлагаемая методика комплексной оценки состояния среды, адаптированная к специфическим условиям урбанизированных территорий базируется на серии замеров и карт загрязненности различных природных компонентов на территории города, составленных специалистами в каждой области. Карты позволяют получить показатель доли площади с различным уровнем загрязненности атмосферы, почвы и пр. по предварительно выделенным (или выбранным, если речь идет об административных районах) территориальным единицам, ареалам с различными типами воздействия [2]. Полученные данные о различном соотношении в пределах каждой территориальной единицы территорий с высокой, средней, умеренной и низкой степенью загрязненности должны быть скорректированы с учетом уровня опасности каждой степени загрязненности. Для этого необходимо ввести расчетные коэффициенты, для того чтобы получить усредненную оценку вклада опасности каждого фактора в интегральную оценку состояния окружающей среды. На первом этапе с учетом территориального распределения различных ингредиентов загрязнения в различных средах, определяется математическое ожидание состояния каждого природного компонента по следующей формуле: Di=Σnj=1Pj* ln rij, где Pj - ---- доля территории с определенным уровнем загрязненности каждой из сред в среднем по городу с rij уровнем загрязнения по j - ому ингредиенту. В сб.: Проблемы урбанизации на рубеже веков. Отв. редактор А.Г. Махрова/Смоленск: Ойкумена, 2002 - 328 с. - C. 189-198 В результате логарифмирования шкалы опасностей по каждому из природных компонентов и приведения их к одному основанию (начальному показателю опасности), получаем одномасштабную шкалу, позволяющую с одной стороны, ввести коэффициент гигиенической опасности для состояния здоровья населения, а с другой - перевести все показатели, выраженные в разных единицах измерения в единую систему безразмерных индексов, что дает возможность в дальнейшем их суммировать и получить интегральный индекс загрязнения городской среды. Т.о. можно получить усредненную оценку состояния загрязнения атмосферы, вод, почвенного покрова пр. Окончательная оценка состояния среды в городе определяется как: I = Eml=1 eeDe, где ee - экспертно оцененный вклад каждого вида среды. Предлагаемая система коэффициентов опасности показана в таблице 1. Таблица №1. Коэффициенты опасности уровней загрязнения городской среду. rij Ln rij Ln rij+n Состояние загрязненности атмосферы (ИЗА) До 5 5,1-8 8,1-15,0 2,5 6,5 11,5 2,0 2,9 3,5 Состояние загрязненности растительности слабое среднее сильное 1 3,5 7,5 2,0 3,25 4,01 rij Ln rij+n Уровень запыленности атмосферы (кратность ПДК) До 200 200-400 400-600 600-800 Св.800 100 300 500 700 900 2.00 3.10 3.61 3.95 4.20 rij Ln rij Ln rij+n Уровень загрязнения поверхностных вод (превышение ПДК) 1-9 3-12 6-15 5.0 7.5 10.5 1.61 2.01 2.35 2.0 2.4 2.74 rij Ln rij Ln rij+n Состояние загрязненности почв (СПК) До 16 16-32 32-128 св.128 8 24 80 240 2,00 3,10 4,30 5,40 Состояние загрязненности снежного Покрова (СПК) До 64 65-128 129-256 Св.256 32 96 192 384 2.00 3.09 3.79 4.48 Уровень теплового загрязнения поверхностных вод (0С выше ПДУ) до2 2-5 5-10 1.0 3.5 7.5 1.0 3.5 7.5 2.00 3.25 4.01 Уровень загрязненности подземных вод (сумма концентраций, мг/л). 30-120 60-320 60-600 100-15*103 75 2.00 Уровень шумового загрязнения (превышение ПДУ, %) Уровень виброускорения (превышение ПДУ, %) До 18.2 9.1 2.21 2.00 10-11 10.5 2.35 2.00 18.2-36.4 27.3 3.31 2.10 36.4-54.5 45.5 3.82 3.61 54.5-72.7 63.6 4.15 3.94 Уровень электромагнитного излучения (превышение ПДУ, %) До 0.01 0.01-0.1 Св. 0.01 13-15 14.0 2.64 2.29 17-21 19.0 2.94 2.59 190 2.93 330 3.48 7,5*103 6.60 Уровень теплового загрязнения территории (превышение ПДУ, 0С) До 2 2-5 5-10 1.0 3.5 7.5 2.00 3.25 4.01 2.00 3.25 4.01 Степень проявления инфразвука 6-10 дБ 11-20 дБ 21-30 дБ Св. 30 дБ В сб.: Проблемы урбанизации на рубеже веков. Отв. редактор А.Г. Махрова/Смоленск: Ойкумена, 2002 - 328 с. - C. 189-198 rij Ln rij Ln rij+n 0.005 -5.3 1.00 0.06 -3.0 3.3 1.0 0 6.3 8 2,08 2,00 15,5 2,74 2,66 25,5 3,24 3,16 34,5 3,54 3,46 Такой подход к оценке опасности уровней загрязнения исходит из того, что градации уровней загрязненности отдельных природных компонентов, использованные для расчета коэффициентов опасности, определены специалистами на основе, как правило, гигиенических или эпидемиологических исследований, т.е. являются научно обоснованными с точки зрения влияния на состояние здоровья населения. Именно поэтому по степени опасности эти уровни вполне сопоставимы между собой. Например, почвоведы на базе многолетних исследований, в т.ч. выявления корреляционных зависимостей определили шкалу опасности с точки зрения риска роста заболеваемости различных уровней почвенного загрязнения (таблица 3): Аналогично рассчитанный суммарный показатель загрязнения атмосферы имеет практически те же характеристики опасности у выделенных градаций по степени превышения ПДК (см. табл.2) Таблица № 2 Критерии оценки степени загрязнения атмосферы по среднесуточным концентрациям. Показатели Экологическое бедствие Чрезвычайная экологическая ситуация (вещества) “К”% проб выше нормы “К”ср.число дней “К”% проб “К”максимальное ч выше нормы выше нормыдней выше нормы 1класс опасности Более 3 более 20 или 7 дней подряд 2-3 более 20 или 7 дней под 2класс опасности Более 5 более 20 или 7 дней подряд 3-5 более 20 или 7 дней под 3класс опасности Более 7,5 более 30 или 7 дней подряд 5 - 7,5 более 30 или 7 дней под 4класс опасности Более 12 более 30 или 7 дней подряд 8 -12 более 30 или 7 дней под В качестве основных показателей состояния природных компонентов использовались: 1. Для интегральной оценки степени загрязненности атмосферы, в которую постоянно поступает более 300 различных ингредиентов, чтобы учесть значительные изменения концентрации различных веществ по территории города, был использован рассчитанный гидрометслужбой комплексный интегральный показатель загрязнения атмосферы (ИЗА). В состав такого комплексного показателя включено пять достаточно репрезентативных видов загрязняющих веществ: диоксид азота, фенол, формальдегид, бензол, аммиак. Степень загрязнения атмосферы веществами разных классов опасности В сб.: Проблемы урбанизации на рубеже веков. Отв. редактор А.Г. Махрова/Смоленск: Ойкумена, 2002 - 328 с. - C. 189-198 определяется “приведением” их концентраций, нормированных по ПДК к концентрациям веществ 3-го класса вредности согласно формуле: K3 кл.оп.= Kjn , где n - коэффициент изоэффективности j - класс опасности Причем при величинах нормированных по ПДК концентраций выше 2,5 для 1-го класса, выше 5 для 2-го класса, выше 8 для 3-го класса и выше 11 для 4-го класса “приведение” к 3-му классу осуществляется путем умножения значений нормированных по ПДК концентраций соответственно на 3,2; 1,6; 1 и 0,7 -4. Если атмосферный воздух загрязнен веществами, относящимися к разным классам опасности, производится расчет комплексного показателя Р по формуле: P= Σ(Kj) ,где Σ(Кj) - сумма квадратов нормированных по ПДК концентраций, приведенных к таковым концентрациям веществ 3-го класса; i - номер вещества Наличие в выбросах веществ с эффектом суммации должно быть учтено и определенным образом оценено при проведении комплексного анализа экологической ситуации. 2. Оценка территориальных различий почвенного загрязнения. В системе показателей, применяемых для комплексной оценки экологического состояния урбанизированных территорий, одним из наиболее важных является блок показателей, позволяющих проследить территориальные различия загрязнения почвенного, а также снегового и пылевого покровов, являющихся в значительной степени индикаторами загрязненности среды. Как правило речь идет о загрязнении почв металлами и реже - углеводородами (например бенз(а)пиреном). В различных точках города (для Москвы - по километровой сетке) замеряют содержание в почвах калия, натрия, магния, меди, кобальта, марганца, молибдена, хрома, свинца, цинка, никеля, кадмия, железа, бария, стронция, бериллия, а также ионов NO3-, NH4+. Затем рассчитывается суммарный показатель концентрации Zc по формуле: Zc=Σi=1KK - (n - 1), гдe Σ i=1 KK - сумма кларков концентрации (по отношению к кларкам в литосфере), n - общее число элементов. В сб.: Проблемы урбанизации на рубеже веков. Отв. редактор А.Г. Махрова/Смоленск: Ойкумена, 2002 - 328 с. - C. 189-198 Полученные таким образом показатели позволяют оценить территориальные различия как в распространенности загрязнение почв, так и учесть интенсивность и степень опасности этого явления (таблица 3). СПК (Zc) менее 16 16 - 32 32 - 64 64 – 128 более 128 Таблица №3. Оценочная шкала по СПК опасности загрязнения почв[6]. Характер экологической опасности Неопасно Умеренно опасно Средняя степень опасности Опасно Чрезвычайно опасно 3. Оценка степени загрязненности растительности. Состояние растительного покрова урбанизированных территорий является следствием действия одновременно ряда факторов: с одной стороны, оно зависит от атмосферного и почвенного загрязнения, антропогенной измененности микроклиматических условий, а с другой - от породного состава и устойчивости самого растительного сообщества. Значение изучения состояния растительного покрова определяется не только значимостью его как индикатора состояния других природных компонентов, так и тем, что сильно загрязненные растительные массивы на определенном этапе сами становятся источниками негативного воздействия. 4. Оценка состояния поверхностных вод. Состояние поверхностных вод в городе является следствием как воздействия внутренних источников (промышленных стоков, ливнестока, снегосвалок), так и внешних, находящихся выше по течению реки сельскохозяйственных предприятий, других городов, загрязненных подземных вод и пр. Качество поверхностных вод оценивается по целому ряду показателей состояния: санитарно-бактериологическим, радиологическим, гидробиологическим, показателям кислородного режима и степени минерализации, а также по состоянию загрязненности донных отложений, характеризующих в значительной степени накопленное загрязнение. На основе обобщения всех этих показателей, соотнесенных предварительно с В сб.: Проблемы урбанизации на рубеже веков. Отв. редактор А.Г. Махрова/Смоленск: Ойкумена, 2002 - 328 с. - C. 189-198 нормативами, были выделены уровни загрязнения поверхностных вод, приведенные в таблице № 4. Таблица №4. Ориентировочная шкала оценки загрязнения водных объектов [7]. Уровень загрязнения Слабый Средний Zc токсичных элементов в донных отложениях менее 10 10 - 30 Сильный 30 - 100 Очень сильный более 100 Содержание токсичных элементов в воде Слабоповышенные относительно фона Повышенные относительно фона. Эпизодическое превышение ПДК. Во много раз выше фона. Стабильное превышение содержания отдельных элементов уровней ПДК. Практически постоянное присутствие многих элементов в концентрациях выше ПДК Качество водных источников имеет принципиальное значение для комплексной оценки экологической ситуации урбанизированных территорий и ее влияния на состояние здоровья населения и его необходимо учесть в двух аспектах: - во-первых, качество питьевой воды, непосредственно в немалой степени определяющее уровень заболеваемости желудочно-кищечного тракта, нефрологическими, а также многими инфекционными болезнями; - во-вторых, качество природных вод, использующихся как рекреационные объекты, косвенно через качество реабилитации может влиять на состояние здоровья населения. Аналогично оценивалось и степень тепловой загрязненности поверхностных вод в городской черте на основе данных гидрохимических наблюдений, выявивших значительные превышения фоновых значений температурного режима, что является следствием нарушения гидрохимического режима в результате техногенного воздействия. На основе полученных результатов была рассчитана доля площади акватории с определенной степенью загрязненности, скорректированная затем на основе определенных в данной методике коэффициентов опасности. 5. Истощение и загрязнение подземных вод во многом определяется гидрогеологической обстановкой урбанизированных территорий, складывающейся под воздействием длительного и нередко недопустимого водоотбора из артезианских водоносных горизонтов, а с другой стороны, характеризующейся развитием процессов подтопления грунтовыми водами и подпором от гидротехнических сооружений. Увеличивающаяся разница в напорах артезианских и грунтовых вод способствует В сб.: Проблемы урбанизации на рубеже веков. Отв. редактор А.Г. Махрова/Смоленск: Ойкумена, 2002 - 328 с. - C. 189-198 перетеканию загрязненных грунтовых и поверхностных вод вниз к питьевым горизонтам. Главными источниками загрязнения подземных вод являются утечки из канализационных коллекторов, просачивание загрязненных атмосферных осадков сквозь загрязненные почвы, действующие и законсервированные свалки, утечки и фильтрации из очистных сооружений, технологических коммуникаций и промплощадок. Причем, как правило, свалки размещаются в отработанных карьерах и оврагах, то есть как можно ближе к грунтовым водам; заводы, очистные сооружения, поля фильтрации - в речных долинах, то есть там, где естественная защита подземных вод зачастую отсутствует. Поэтому проследить уровень загрязненности подземных вод, как следствие воздействия ряда источников и вторичного загрязнения от поверхностных вод и почв, очень важно. В качестве интегрального показателя, отражающего степень и характер загрязненности подземных вод, был использован показатель суммарной концентрации компонентов загрязнителей (мг/л), включающий превышение нормативов загрязнения сульфатами, нитратами, тяжелыми металлами, органическими соединениями, и пр., а также характер водоносных горизонтов с точки зрения потенциала самоочищения вод. 6. Территориальная распространенность физических полей различной интенсивности является следствием воздействия комплекса источников различных типов излучения: радиационного, электромагнитного, шумового, теплового и вибрационного и др. В результате такого воздействия на территории городов формируется сложный рисунок полей различной интенсивности. В контексте предлагаемой методики для оценки последствий воздействия всего комплекса источников, обладающих физическими видами влияния на городскую среду возможно использовать показатели доли площади в пределах каждого из ареалов, с определенной степенью интенсивности физических полей, скорректированной на основе расчетных коэффициентов опасности каждого из видов полей. 6.1. В последние годы особое внимание в исследованиях экологической ситуации урбанизированных территорий уделяется анализу радиационной обстановки на территории города, т.к. это - один из наиболее опасных для здоровья населения вид физических полей. Показателем загрязненности в данном случае может служить сумма концентраций радиоизотопов в почвах и атмосфере с учетом группы радиационной опасности радионуклида - характеристики радионуклида как потенциального источника внутреннего облучения, а также допустимый уровень концентрации ДКб радионуклида в В сб.: Проблемы урбанизации на рубеже веков. Отв. редактор А.Г. Махрова/Смоленск: Ойкумена, 2002 - 328 с. - C. 189-198 питьевой воде (рационе), численно равный отношению ПГП радионуклида к массе Мб воды (рациона), с которыми он поступает. Другим показателем может служить эффективная эквивалентная доза (H) - основная дозиметрическая величина в области радиационной безопасности, введенная для оценки возможного ущерба здоровью человека от хронического воздействия ионизирующего излучения произвольного состава (значение H за год должно быть не более 5 ПДД). Качество результатов такого анализа зависит прежде всего от качества замеров (в т.ч. точности измерительной аппаратуры). В данном исследовании в качестве показателя радиационной обстановки рассчитывался суммарный уровень излучения - эквивалентная доза ионизирующего излучения, создаваемая всех, выявленных в пределах ареала участков радиационноопасных материалов, в соответствии с критериями радиационной безопасности. Показатели Эффективная доза Облучения (мЗв/год) Таблица №5. Критерии радиационной безопасности. Экологическое Чрезвычайная эколо- Относительно удовлебедствие гическая ситуация творительная ситуация Более 10 5-10 Менее 1 Если в задачи исследования входит районирование территории (например, города) по степени экологической напряженности, где имеется превышение радиационного фона хотя бы в одной из сред, то главным будет выделение ареалов различной кратности превышения норм радиационного загрязнения, с учетом состава радиоактивных веществ и степени опасности неблагоприятных биологических последствий облучения человека. 6.2 Уровень электромагнитного излучения рассматривается в двух диапазонах до 300 Мггц и 300- 300000 Мггц, с учетом того, что наиболее опасным для человеческого организма является излучение в диапазоне частот до 1000 Мггц. Замеры уровня ЭМП как правило производятся на разных высотах (у поверхности земли и на разных этажах высотных зданий), т.к. они, как правило, значительно различаются. Результаты замеров должны быть сопоставлены с ПДУ. Однако, по мнению специалистов, для ЭМП нормы сильно завышены и поэтому в экологических исследованиях возможно использовать и абсолютные значения поля (8) или учитывать долю площади с ЭМП даже если в среднем оно составляет всего 0,1- 10 % от ПДУ, но имеются и отдельные превышения норм. Нормирование ЭМП проводится в зависимости от диапазона его частот и в некоторых случаях от вида его источников. В ряде случаев гигиенические нормативы В сб.: Проблемы урбанизации на рубеже веков. Отв. редактор А.Г. Махрова/Смоленск: Ойкумена, 2002 - 328 с. - C. 189-198 дифференцированы для территорий с различным функциональным назначением. Измерения проводятся в разных диапазонах с последующим расчетом как суммарной напряженности ЭМИ, так и ее значений в поддиапазонах, для которых установлены различные предельно-допустимые уровни ПДУ. На основе территориального распределения соотношения между реальными уровнями ЭМП и ПДУ и производилась оценка загрязненности электромагнитными полями территории города. 6.3. Оценка шума как показателя загрязнения городской среды - необходимая составляющая общего экологического мониторинга. Чтобы определить степень негативного влияния шума, наряду со знанием его источников необходимо иметь четкое представление об акустической обстановке в городе. Замеры уровней шума должны производиться в непосредственной близости от источника (автомагистрали, промпредприятия, авиационный транспорт), а также в так называемой "теневой зоне" (за каким- либо препятствием для распространения шума) с целью определения зоны акустического дискомфорта, т.е. территории, между границей источника и кривой соответствующей допустимому уровню звука. Предельно допустимые уровни шума устанавливаются в зависимости от функционального назначения территории, подверженной шумовому загрязнению (ГОСТ 22283-П-88). Таблица №6. Предельно допустимые уровни шума для разных территорий. Уровни звука эквивалентные Махаксимальные Для селитебных территорий: с 7 до 23 часов 65 дБА 75 дБА с 23 до 7 часов 55 дБА 85 дБА Для зон массового туризма и отдыха с 7 до 23 часов 50 дБА с 23 до 7 часов 35 дБА Для санитарно-курортных зон с 7 до 23 часов 40 дБА 45 дБА с 23 до 7 часов 30 дБА 35 дБА Показатели шумового загрязнения могут служить как абсолютные значения шумовой нагрузки, сопоставленные с ПДУ, а в данной методике размеры (доля) зоны акустического дискомфорта на исследуемой территории. Например, шум в жилых кварталах определяют внешние источники, место их расположения и характер эксплуатации. Причем основная доля приходится на транспортный шум, распространение которого существенно зависит от структуры первой линии застройки. При свободной застройке транспортный шум проникает на большие расстояния (до 200250 м), создавая равномерный довольно высокий акустический фон на жилой В сб.: Проблемы урбанизации на рубеже веков. Отв. редактор А.Г. Махрова/Смоленск: Ойкумена, 2002 - 328 с. - C. 189-198 территории: в дневное время - 57-60, в ночное - 50 дБ(А) [4]. Периодические повышения уровней звукового давления в результате воздействия авиатранспорта, промышленности и железнодорожного транспорта замеряются редко в зонах воздействия этих источников. 6.4. Инфразвук (звуковые колебания с большой длиной волны частотой ниже 20 Гц) распространяется в городах на довольно большие расстояния (до нескольких тысяч километров при мощных взрывах) оказывает негативное влияние на организм человека. На территории жилой застройки в случае постоянного инфразвука уровни звукового давления 90 дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2; 4; 8; 16; 31,5 Гц. Техногенными источниками инфразвука периодического характера являются поршневые двигатели и насосы; кратковременные инфраструктурные двигатели возникают при взрывных работах, выстрелах, при преодолении самолетом звукового барьера. Поэтому данный фактор воздействия особенно актуален для центров добывающей промышленности и крупных городов, имеющих от 1 до 4 аэропортов. Таблица № 7. Замеры по шкалам «линейная» и «А» Степень проявления инфразвука Степень проявления инфразвука (4). Разность общего уровня звукового давления 6-10 дБ 11-20 дБ 21-30 дБ Более 30 дБ Признаки нали- Выражен чия инфразвука умеренно Инфразвук занчительный Выражен 6.4. Вибрационные поля на урбанизированных территориях имеют практически локализованное распространение (приурочены в основном к рельсовому транспорту и некоторым промпредприятиям). Однако его необходимо учесть как один из важнейших факторов, влияющих на организм человека при исследовании территориальных различий экологической ситуации городов. В зависимости от продолжительности воздействия вибрации, частоты и силы колебаний возникает ощущение сотрясения, а при длительном воздействии возникают изменения в опорно-двигательной, сердечно-сосудистой и нервной системах. Диапазон частот Биологическое действие Таблица №8. Биологическое действие вибрации. До 15 Гц До 25 Гц От 50 до 250 Гц Нарушение вести- Костно-суставныеВоздействуют на сердечно булярного аппарата, изменения -сосудистую и нервную систему, смещение органов часто вызывают вибрационную болезнь (боли в суставах, судороги, чувствительность к охлаждению) В сб.: Проблемы урбанизации на рубеже веков. Отв. редактор А.Г. Махрова/Смоленск: Ойкумена, 2002 - 328 с. - C. 189-198 Оценка вибрационного режима производится для жилой застройки, расположенного вблизи стационарных источников вибрации и проводилась на основе данных натурных замеров. Карта вибрации, положенная в основу расчетов используемых в данной методике долей площади с различными уровнями превышений нормативов по виброускорению [9], строилась путем нанесения на карту жилой застройки максимальных значений корректированного уровня вибрации. 6.5. Инфракрасные лучи представляют собой электромагнитное излучение с длиной волны от 0,76 мкм до 700 мкм и определяют распространенность тепловых полей по территории города, приуроченных как правило к промплощадкам и линиям подземных теплотрасс неглубокого заложения. Необходимость учета тепловых полей в комплексной оценке обусловлена их негативным влиянием на санитарное состояние атмосферного воздуха, качество воды поверхностных водоемов, почву, растительный покров и геологическую среду: - в отношении воздушного бассейна выявляется влияние теплового загрязнения на циркуляцию воздушных масс, определяется роль “тепловых пятен” на увеличение концентрации загрязнения; - тепловое загрязнение поверхностных водоемов оценивается с точки зрения изменения солевого состава воды, температурного режима, фитопланктона, эфтрофикации водоемов, а также бактериального состава воды; - тепловое загрязнение влияет на почву и растительный покров, активизируя процессы, связанные с нарушением биологических компонентов почвы, деградации зеленых насаждений и травяного покрова; - воздействуя на ход коррозионных, карстово-суффозионных процессов путем изменения химического состава и температурного режима подземных вод, тепловые поля оказывают влияние на геологическую среду. Изменяя геомикробиологическую обстановку, повышая агрессивность подземных вод и активность процессов биокоррозии, они могут влиять на техническое состояние различных сооружений и коммуникаций. Основой информации о тепловом загрязнении среды служат материалы инфракрасной аэрофотосъемки, на основе которой составляется схема распределения зон повышенного излучения тепла с характеристикой их по уровню и режиму излучения. Таким образом, рассчитанные на основе замеров уровней загрязненности отдельных сред и физических полей, доли площадей с разной степенью загрязненности по В сб.: Проблемы урбанизации на рубеже веков. Отв. редактор А.Г. Махрова/Смоленск: Ойкумена, 2002 - 328 с. - C. 189-198 выделенным территориальным единицам, переведенные при помощи коэффициентов опасности каждого вида загрязнения в относительные индексы загрязненности позволяют получить интегральную оценку территориальных различий качества городской среды. На основе рассчитанных интегральных индексов состояния среды (см. табл.1) все выделенные ареалы можно оценить по степени измененности природной среды в городе (рис.2). Одновременно такая оценка может быть дополнена комплексной оценкой воздействия, на основе расчетных показателей воздействия от всех источников, исходя из их мощности (объемов выбросов, стоков, мощность звукового давления и пр.). Для Москвы комплексная оценка уровня антропогенного воздействия была проведена ранее [6] по тем же расчетным ареалам [2]. Сравнение оценок уровней воздействия и последствий дает возможность проследить достаточно целостно весь комплекс проблем в системе “воздействие - изменения - последствия”. В результате эти две схемы отражают причину и следствие существующего состояния среды города, взаимно дополняют и контролируют результаты полученные в рамках каждой из них. Проведение параллельно таких исследований и получение в рамках каждого из них сопоставимых результатов свидетельствуют об объективности оценки и правильности подбора показателей. Москва входит в число 13 наиболее загрязненных городов России, выделяясь значительным загрязнением атмосферы, поверхностных и подземных вод, изменением растительного и почвенного покрова, состояния шумового загрязнения. Экологическая напряженность в городе формируется в результате прогрессирующего воздействия многих химических, физических, механических факторов. Исследование территории Москвы, проведенного на основе предлагаемых методических подходов, показало сопоставимость результатов, полученных на основе комплексной оценки уровней воздействия, с одной стороны, и распространенности и опасности последствий, с другой. Это подтверждает возможность использования данных методик, как вместе, так и по отдельности в зависимости от конкретных целей исследования, а также адекватность подбора показателей для расчета уровней воздействия на территории города. Коэффициент корреляции между полученными индексами уровня воздействия и степени загрязненности природной среды составляет 0,73, что свидетельствует о том, что в более 50% случаев ранги расчетных уровней воздействия и проведенных замеров в В сб.: Проблемы урбанизации на рубеже веков. Отв. редактор А.Г. Махрова/Смоленск: Ойкумена, 2002 - 328 с. - C. 189-198 различных средах совпадают. По площади эта зависимость еще выше, т.к. можно предположить, что уровень загрязненности среды является следствием антропогенного воздействия) совпадает на более чем 87% территории города (см. рис.1), поскольку во всех достаточно крупных по площади и мощных по воздействию ареалах ранги совпадают. Это в первую очередь относится к наиболее интенсивно загрязненным промышленным ареалам. Существующие отклонения от общей закономерности объясняются рядом факторов: 1. Расхождения между результатами двух оценок наблюдаются в ряде небольших по площади ареалов, как правило, находящихся под влиянием одного-двух промышленных предприятий. Это, очевидно, является следствием различий степени детальности между выделением ареалов, когда было учтено более 3000 различных источников антропогенного воздействия и проведением замеров, когда, например, наблюдения за состоянием атмосферы осуществляется всего в 19 точках на территории более 800 км2. Существующая система контроля, как правило, не может уловить изменения состояния среды для территорий меньше 1 км2. 2. Одновременно сеть наблюдений за природными компонентами смещена больше к центру города. Поэтому при оценке состояния среды в городе получили несколько заниженные ранги в ареалах влияния МКАД и периферических участках других крупных магистралей и, напротив, завышенные в центре города. 3. Как видно на графике (рис.3) распределения ареалов воздействия по рангам уровней воздействия и состояния среды, превышение последних над расчетными уровнями воздействия наблюдается, с одной стороны в Сокольниках и Измайловском парке (ар.136, 147,178), а с другой - в Замоскворецких и Прияузских ареалах промышленного воздействия (ар.85-97). Это происходит в результате того, что экологическое состояние этих территорий в значительной степени определяется накопленными последствиями за многовековую историю освоения непосредственно их или соседних ареалов, как в случае с восточными парками. Фактор же длительности воздействия в данном исследовании был учтен лишь на уровне обобщений, т.к. его исследование требует совершенно другой базы данных, методического аппарата и может служить предметом отдельного исследования. 4. За счет “накопленных” последствий, но уже в более поздние сроки, очевидно, можно объяснить и превышение рангов состояния среды над уровнями воздействия в ареалах бывших крупных свалок, например на юго-западе и юге города (ар.43). В сб.: Проблемы урбанизации на рубеже веков. Отв. редактор А.Г. Махрова/Смоленск: Ойкумена, 2002 - 328 с. - C. 189-198 5. Помимо длительности воздействия, уровень последствий превышает расчетный уровень воздействия в тех ареалах, которые испытывают внешнее воздействие. Хотя в данном исследовании были учтены все возможные источники воздействия расположенные за пределами МКАД, зоны влияния которых распространяются на территории города (ТЭЦ-22, Северная ТЭЦ, Коксогазовый завод, аэропорты и др.), но существует еще и трансграничный перенос, источники загрязнения подземных и поверхностных вод, формирующих их состояние уже при “входе” в город. В результате воздействия внешних факторов, по-видимому и формируется более высокий уровень загрязнения среды в ряде западных ареалов (4, 26), где значительный вклад в итоговую оценку вносит состояние гидросферы. В целом, с учетом всех этих факторов, можно сказать, что оба подхода позволяют получить сопоставимые результаты и использоваться как совместно, для взаимного контроля, так отдельно с достаточной степенью вероятность получения адекватной картины территориальной дифференциации экологической напряженности урбанизированных территорий. Это позволяет сделать вывод, что существующая тяжелая экологическая обстановка в городе, выявленная в результате мониторинга всех компонентов природного комплекса в значительной степени обусловлена факторами воздействия от источников, расположенных в границах города и лишь в незначительной части - накопленными за многовековую историю города последствиями или “внешними воздействиями”. При существующей неоднородности состояния городской среды к крайней степени неблагоприятности относятся ареалы влияния крупнейших автомагистралей и мощных промпредприятий, длительного освоения. Аналогично формируется на несколько пониженном уровне экологическая обстановка в ареалах неблагоприятных для жизни населения. Условно неблагоприятными с точки зрения здоровья населения можно считать практически все межмагистральные пространства, расположенные нередко на бывших свалках, что в значительной степени изначально определило степень загрязненности почвенного покрова, подземных и поверхностных вод. Здесь основным фактором воздействия является автотранспорт. Лишь 6% территории города можно охарактеризовать как условно благоприятную, причем это, как правило, крупные зеленые массивы, оставшиеся по периферии города (Лосиный остров, Сокольники, Битца, Строгино и др.). В сб.: Проблемы урбанизации на рубеже веков. Отв. редактор А.Г. Махрова/Смоленск: Ойкумена, 2002 - 328 с. - C. 189-198 Территориальный “рисунок” степени экологической напряженности территории города при значительной мозаичности имеет ряд общих черт: максимальный уровень воздействия формируется в южной части Садового кольца, постепенно «переходя» через Замоскворечье к Капотне. Эти наиболее напряженные ареалы окружены территориями неблагоприятными. Уровень загрязнения постепенно снижаясь от центра города через зону вокруг кольцевой железной дороги, зоны основных автомагистралей, к межмагистральным пространствам, достигают минимальных значений на территории крупных зеленых массивов на окраинах, вновь повышаясь к зоне влияния МКАД и тяготеющих к ней промзон. Следствием роста экологической напряженности является увеличение заболеваемости, смертности населения, ухудшения качества жизни. Решение проблемы реабилитации городских территорий, пораженных техногенным давлением предполагает применение разнообразных методов и видов деятельности - технологических, экономических, санитарно-гигиенических, архитектурно-планировочных. Но первоначальным шагом формирования экологической политики в городах является выявление территориальной дифференциации уровней загрязнения с помощью методов географического районирования. ЛИТЕРАТУРА: 1. Андроков В.П. , Пудовкина И.Б./ Загрязнение воздуха в городах РФ в сравнении с критериями качества атмосферных воздуха , предложенных ВОЗ . / Метеорология и гидрология, 1993, №1, стр. 101-107 2. Битюкова В.Р. Новый подход к методике районирования состояния городской среды (на примере Москвы). Изв. РГО. Т.131. Вып.2, с.42-49. 3. Всесоюзная конференция “Методология экологического нормирования”.Харьков.1990. 4. Герасимов И.П. Экологические проблемы в прошлой, настоящей и будущей географии мира. М.: Наука, 1985, 248 с. 5. Куклев Ю.И. Физическая экология, М., «Высшая школа», 2001 г. – 357 с. 6. М.П.Ратанова, Битюкова В.Р. Территориальные различия степени экологической напряженности Москвы. Вестн. Моск. Ун-та. Сер.5. География. 1999. №1, с.65-70. 7. Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территории городов химическими элементами М., МГРЭ, 1982, 111с. 8. Парфенова Г.К. Методические основы оценки антропогенного воздействия на водные ресурсы.Томск,1993. 9. Санитарные требования, которые необходимо учитывать при проектировании для защиты населения от воздействия электромагнитных полей. Минск 1990. 10. СН №1304-75 “Санитарные нормы допустимых вибраций в жилых домах”.