Методические подходы к оценке состояния природного комплекса урбанизированных территорий позволяют оценить фактическую степень измененности техногенных ландшафтов по параметрам состояния отдельных природных компонентов (атмосферы, почвенного и растительного покрова, водных источников). 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.
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.
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. 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
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.
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). Полученные таким образом показатели позволяют оценить территориальные различия как в распространенности загрязнение почв, так и учесть интенсивность и степень опасности этого явления.
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.
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 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, (значение H за год должно быть не более 5 ПДД).
6.2 Уровень электромагнитного излучения. Наиболее опасным для человеческого организма является излучение в диапазоне частот до 1000 Мггц.
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. 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.
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.
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.
6.5. 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.
Оценка вибрационного режима производится для жилой застройки, расположенного вблизи стационарных источников вибрации и проводилась на основе данных натурных замеров. Карта вибрации строится путем нанесения на карту жилой застройки максимальных значений корректированного уровня вибрации.
6.6. 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, 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.
Выводы
Таким образом, рассчитанные на основе замеров уровней загрязненности отдельных сред и физических полей, доли площадей с разной степенью загрязненности, переведенные при помощи коэффициентов опасности каждого вида загрязнения в относительные индексы загрязненности позволяют получить интегральную оценку территориальных различий качества городской среды.
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.
