Климат и охрана воздуха городов

Нет сегодня человека, равнодушного к проблемам города. Доля городского населения в мире быстро растет. Возрастают и масштабы заболеваний, связанных с ухудшением природных условий жизни в населенных местах.

Следовательно, необходимо, чтобы благоприятные природные условия жизни, лечения и отдыха в Крыму оставались в целом такими же и в его городах, многочисленных курортных поселках. В настоящее время около 70% населения полуострова проживает в городах и поселках городского типа, в которых к тому же ежегодно лечится и отдыхает еще около 7 млн граждан нашей страны и из-за рубежа. Как и везде в мире, крымские города, расширяясь, поглощают поселки и села, леса и овраги, устремляются ввысь и вглубь, вплетаются оживленными авто-

страдами в урбанизированную ткань полуострова, сильно меняющую его облик. Естественно, что с ростом численности местного населения, развитием санаторно-курортного хозяйства, промышленности и транспорта, интенсификацией сельского хозяйства возрастает и опасность загрязнения воздушной среды как в городах, так и на прилегающих территориях.

Свежий чистый воздух и высокое качество воды в городе — это главный показатель состояния природы, заботы о здоровье людей. В свою очередь охрана окружающей среды является гражданской и служебной обязанностью каждого жителя нашей страны — ученого и работника плановых и проектных учреждений, промышленности и сельского хозяйства, строителя и транспортника, пациента и отдыхающего.

Загрязненная атмосфера, помимо непосредственного вредного воздействия на организм человека, оказывает опосредствованное влияние на него через изменение местного климата. Состав, распространение, продолжительность высоких концентраций вредных примесей в воздухе зависят прежде всего от совершенства технологии и режима работы предприятий, автотранспорта, коммунально-бытовых объектов, а также от складывающихся в это же время метеорологических условий. Следовательно, для обеспечения здорового воздуха в населенных местах надо, во-первых, добиваться уменьшения загрязнения его хозяйственными объектами, а во-вторых, при планировании взаиморасположения этих объектов и поселений учитывать местную метеорологическую обстановку.

В настоящее время планирование такого взаиморасположения ведется в соответствии с разработанными в нашей стране нормами ширины санитарно-гигиенических зон, разграничивающих эти объекты. С течением времени эти нормы пересматриваются с тенденцией сокращения ширины зон. При этом возникают противоречия между стандартными нормами размеров зон и индивидуальными особенностями циркуляции атмосферы в каждом ландшафте. Нередки случаи того, что планируемые ширины зон либо чрезмерны, либо очень малы. Так что наряду с осуществлением мероприятий по резкому ограничению вредных хозяйственных выбросов в атмосферу возрастает необходимость учета метеорологических факторов каждого ландшафтного комплекса.

Основными такими факторами, определяющими концентрацию и дальность распространения загрязняющих

веществ в атмосфере являются: скорость и направление ветра, температура воздуха, туманы (их повторяемость и продолжительность), облачность, осадки и влажность воздуха. Периодические изменения состояния этих метеорологических элементов влияют на колебания величины загрязненности атмосферы города в целом и его отдельных частей.

В свою очередь загрязнение атмосферы существенно снижает солнечную радиацию и особенно так необходимую человеку ультрафиолетовую часть спектра. Потери в солнечной радиации во многих крупных городах мира достигают 10 и даже 20%. В городах температура воздуха на 2—5 ° выше. Уменьшается видимость, в 2—5 раз возрастает повторяемость туманов, увеличиваются осадки и облачность, изменяется циркуляция воздуха, сокращаются скорости ветров по сравнению с окружающими местностями.

Нас, естественно, интересует прежде всего состав загрязняющих воздух веществ и характерные метеорологические условия их распространения в населенных местах наиболее обжитых и курортно освоенных районов Южно-бережья и предгорья полуострова. Для составления представлений о последствиях увеличения концентраций этих веществ в Крыму мы используем примеры из мировой практики.

Естественный чистый воздух атмосферы состоит из азота—78,09%, кислорода —20,95%, аргона — 0,93%, углекислого газа — 0,03%. Кроме газообразных частей в воздухе всегда содержатся в$ взвешенном состоянии частицы пыли естественного происхождения. Они являются неотъемлемой частью атмосферы. Изменения же пылевого и газового состава атмосферы, связанные с деятельностью человека, являются загрязнением воздуха. Особенно велики концентрации загрязняющих веществ над городами в слое воздуха до нескольких сот метров.

Основными источниками загрязнения воздуха городов Крыма являются котельные, автотранспорт, промышленные предприятия. В состав преобладающих вредных выбросов в атмосферу входят зола, пыль, двуокись серы (50₂), двуокись азота (N204), окись углерода (СО), углеводороды (СпНщ), соединения свинца и др. За их концентрацией в городах Крыма ведется систематический контроль, принимаются меры по сокращению выбросов. Вредность видов загрязнителей атмосферы различна.

Двуокись серы (сернистый газ) сильно угнетает рост

древесных, особенно хвойных, и травянистых растений. Окислы серы с водяными парами воздуха образуют серную кислоту, раздражающую органы зрения, верхние дыхательные пути. При этом подкисляются атмосферные осадки, почвы, водоемы.

До недавнего времени двуокись азота считали редким компонентом в атмосфере Земли. Установка на современных автомашинах двигателей большой мощности, приведшая к повышению температуры сгорания в них горючего, обусловила увеличение количества окислов азота, выбрасываемых в воздух с выхлопными газами. Двуокись азота ядовита для легких человека и для растений.

Ядовиты также окись углерода, углеводороды, попадающие в атмосферу с выхлопными газами автомашин, при сжигании мусора и от промышленных предприятий. Так, при сжигании 1 т топлива в автомашинах образуется около 60 кг углеводородов, а от 1 т древесины кустарников — около 2 кг². Окись углерода нарушает тканевое дыхание и усиливает коронарную недостаточность сердца.

Котельные в городах Крыма, особенно те, которые используют уголь, выбрасывают в атмосферу золу, двуокись азота и окись углерода. Для сокращения объемов этих примесей в воздухе необходима прежде всего централизация отопительных систем и перевод их на природный газ.

Основным же загрязнителем воздуха в течение года является автотранспорт, в выхлопных газах которого содержится много окиси углерода, а также двуокись азота, соединения свинца (всего около 200 компонентов). Интенсивность выброса зависит от типа машины, скорости движения и степени отрегулированности работы двигателя. Наибольшее количество окиси углерода поступает в воздух при запуске холодного двигателя, работающего на бензине, а также при его работе на малых оборотах холостого хода. Наименьшее же выделение этого газа происходит при движении легковых автомашин со скоростью 70 км в час, а автобусов — 50 км в час.

В городах Крыма кратковременные пики относительно высоких концентраций окиси углерода бывают при тихой, особенно туманной погоде, прежде всего в холодный период года. Случаются они главным образом в местах транспортных заторов, у светофоров, переходных дорожек, а также на улицах с крутым подъемом. В последнее время предпринимаются меры по сокращению потоков машин в черте крымских городов.

Сходный состав вредных веществ выбрасывают в воздух промышленные предприятия городов. К сожалению, во многих городах Крыма исторически сложилась такая ситуация, что источники загрязнения воздуха оказались рассредоточенными по площади. Произошло нечеткое обособление жилых, хозяйственных непромышленных зон с недостаточным учетом метеорологических факторов распространения загрязняющих воздух веществ. Естественно, что в крымских городах намного меньше концентрации примесей в воздухе, чем в других урбанизированных местностях. Если же не принимать мер по сокращению вредных выбросов в воздух, то по мере роста городов, а главное — числа автомашин (в мире прогноз увеличения к 2000 г. в 2—3 раза), количество их будет резко возрастать.

Концентрации примесей в воздухе изменяются в течение суток, недели, сезона и года. Так, в наших городах, как и в других южных районах страны, повышается концентрация двуокиси серы (сернистый газ) в утренние часы и преимущественно в холодный период года. Связано это с режимом работы котелен и с тем, что ночью в результате радиационного выхолаживания образуется приземная инверсия температуры воздуха. В результате этого практически прекращается его вертикальное и горизонтальное перемешивание. После восхода солнца происходит разрушение инверсии, увеличивается скорость ветра.

Колебания концентрации окиси углерода обусловлены прежде всего режимами работы автотранспорта. Максимумы приходятся на утренние и вечерние часы и на рабочие дни недели. Сравнительно высоки эти концентрации в холодный период года, что связано с теми же глубокими приземными инверсиями, затрудняющими вынос и рассеивание примесей.

Повышенное содержание двуокиси азота наблюдается во второй половине дня и преимущественно в теплый период года. Концентрация пыли повышается в дневные часы. Многое зависит при этом от степени покрытости почвы растительным или снежным покровом. Каждое дерево задерживает до 30—40 кг пыли и других твердых частиц в год.

В Крыму значительна роль метеорологических факторов в переносе и рассеивании примесей в атмосфере. Так как доля примесей в воздухе городов Крыма обычно невелика, то пока нет и серьезного сокращения в них солнечной радиации. В свою очередь большая ее интенсивность на полуострове может играть в будущем важную роль

в формировании степени загрязнения воздуха. В процессе фотохимических реакций в атмосфере могут происходить окисления сернистого газа с образованием сульфатных аэрозолей. Из-за тенденции к росту содержания в воздухе двуокиси азота и органических соединений возрастает опасность формирования в ясные летние дни фотохимического смога типа лос-анджелесского. В связи с автомобилизацией теперь к известному лондонскому смогу прибавился еще лос-анджелесский. Лондонский смог образуется при температуре воздуха 0—5°, высокой относительной влажности, приземной инверсии и тумане, а лос-анджелесский — при температуре 23—30°, низкой влажности, безоблачном небе и инверсии температуры воздуха ².

Температура воздуха в городах Крыма на 1—2° выше, чем на окружающих местностях. Это их «тепловое загрязнение», ибо оно связано с газовыми и аэрозольными примесями в воздухе, а также с термическим влиянием энергетических установок и нагревом асфальтовых покрытий улиц, каменных стен и т. п. В зависимости от температуры воздуха меняется расход топлива на обогрев помещений, а следовательно, и выброс вредных веществ в атмосферу. На изменение концентрации примесей в приземном слое большое влияние оказывают также застои воздуха. Они случаются тогда, когда устанавливается приземная инверсия температуры воздуха и скорость ветра составляет всего 0—1 м/с. Застои эти связаны с крупномасштабными атмосферными процессами — антициклонами, а также с местными условиями рельефа и застройки городов. Как уже отмечалось, в Крыму такая погода бывает, как правило, летом. Накопление примесей в атмосфере усиливается во влажную и туманную погоду. Влага, поглощая примеси, часто образует еще более ядовитые вещества. Так, из 1 г двуокиси серы образуется 1,5 г серной кислоты. В Крыму такая погода чаще всего бывает поздней осенью.

Лучше всего очищают атмосферу от газообразных примесей и мелких частиц интенсивные и обильные осадки (особенно зимой).

Главным метеорологическим элементом, влияющим на распространение примесей в атмосфере, является ветер. Он рассеивает в результате турбулентного движения и переносит примеси часто на очень большие расстояния. От скорости и повторяемости ветра зависит интенсивность такого переноса. Во время слабых ветров примеси концентрируются большей частью в приземном слое воздуха

неподалеку от источников выбросов. С ускорением ветра до 4—6 м/с примеси рассеиваются на большое пространство, достигая зачастую очень отдаленных мест. В свою очередь ветровой режим городов зависит от их ландшафтных условий, прежде всего от рельефа, направления и ширины улиц, высоты зданий," плотности городской застройки, степени озелененности. Следовательно, если господствующие ветры районов городов и рельеф представляют собой объективные явления, то все остальные факторы регулирования ветрового режима находятся во власти человека. От того, насколько он умело воспользуется этими факторами, в большой степени зависит чистота воздуха в городах.

Населенные места Южнобережья и предгорья Крыма расположены на наклонном низкогорье. Неравномерное нагревание склонов разной экспозиции, различных объектов городской застройки рождает здесь конвективные токи, способствующие перемешиванию воздушных масс.

Благоприятным для вентиляции является и положение городов относительно зелесенной Главной гряды Крымских гор и Черного моря. В жаркое тихое лето, когда над Крымом резко ослабевают атмосферные процессы общей циркуляции атмосферы и надолго устанавливается антициклон, возрастает роль местной циркуляции. Так, с Главной гряды гор ночью дуют, хотя и слабые, горно-долинные ветры. Они оттесняют дневной перегретый, запыленный и загазованный воздух городов, заменяя его прохладным, чистым, насыщенным фитонцидами воздухом горных лесов. На морское берегу аналогичную роль выполняет насыщенный морскими солями ночной бриз. Благодаря этому в городах на смену летней дневной жаре обычно приходит благотворная ночная прохлада. Такой прекрасной возможностью естественной вентиляции городов следует всемерно дорожить.

Между тем из-за нередких ошибок в застройке эти свойства природы городов резко ухудшаются.

На первых этапах развития городов создавалась малоэтажная застройка. Она не вступала в противоречие с ландшафтом местного природного окружения, а только придавала ему большую выразительность — его возвышенностям, склонам, днищам долин. Сейчас города застраивают многоэтажными зданиями, которые по своим размерам значительно превосходят как дома прежней застройки, так и естественные ландшафтные объекты. В связи с этим создаются новые, зачастую не лучшие взаи-

моотношения между сложившейся циркуляцией атмосферы в ландшафте и его застройкой. К примеру, на пути проветривающих города горно-долинных и бризовых ветров на узких днищах долин рек в Ялте, Алуште, Симферополе построены большие высотные дома. Они блокируют воздушные потоки, а в ряде случаев ветры, обтекая их, образуют крайне неблагоприятные сильные вихри. И это в тех условиях, когда растет потребность в проветривании постоянно растущих населенных мест полуострова. Не следует создавать из высотных домов и городские каньоны, представляющие собой трубопроводы для воздушных потоков. Во многих случаях при проектировании застройки городских районов необходимо учитывать существующую в данном ландшафте как общую, так и местную циркуляцию атмосферы.

В охране воздуха городов и населенных пунктов важная роль принадлежит паркам и зеленим зонам, которые следует охранять и создавать вокруг городов и предприятий. Насаждения очищают воздух от пыли, улучшают его газовый состав, уменьшают силу городских шумов. Например, всего один гектар соснового леса поглощает около 32 т пыли.

Таким образом, днища речных долин лучше всего занимать зелеными насаждениями или малоэтажной застройкой, склоны — высотными домами, а за водораздельными гребнями размещать промышленно-хозяйственные зоны. Следует также стремиться к соединению внутригородских бульваров, парков с загородными лесопарками и лесами в единый непрерывный массив, обеспечивающий поступление свежего чистого загородного воздуха во все жилые зоны населенных мест Крыма.

ВОДЫ

ВОДА В ЛАНДШАФТЕ

Вода в ландшафте, подобно крови в организме, обеспечивает ему жизнь. Кроме того, она служит источником формирования водных ресурсов, так необходимых человеку и его народному хозяйству. Интенсификация сельского хозяйства, мелиоративные мероприятия приводят к изменению объемов расходования и химического состава почвенной влаги ландшафтов, что, естественно, сказывается на условиях формирования и качестве поверхностных и под-

земных вод. Следовательно, искусственное регулирование, охрана, рациональное использование ресурсов почвенной влаги ландшафтов должно быть постоянной заботой не только сельского, но и водного хозяйства.

Запасы влаги в ландшафте зависят, с одной стороны, от количества атмосферных осадков, конденсационной влаги, притока воды поверхностным и подземным путем, а с другой, от ее испарения, а также поверхностного и подземного стока. Так что на количество и качество влаги в конкретном ландшафтном комплексе смогут оказать влияние и изменения, связанные с хозяйственной деятельностью в соседних с данным, но динамически связанных с ним, ландшафтах.

В Крыму, хорошо обеспеченном теплом, биологическая продуктивность растений, в том числе и сельскохозяйственных культур, устойчивость ландшафтов к нагрузкам в значительной степени зависят от величин их увлажнения. Потребность в воде постоянно возрастает и у местного населения, и у народного хозяйства, прежде всего сельского и курортного. Так что вода в Крыму, как заметил гидролог Д. И. Кочерин, подлинный двигатель жизни и культуры.

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОДЫ

Сравнительно небольшое количество атмосферных осадков, продолжительное сухое лето, распространение в горах карстующихся пород обусловили бедность Крыма поверхностными водами. Из-за йеодинаковых условий формирования и размещения поверхностных вод Крым делят на две части: равнинную степную с очень малым числом поверхностных водотоков и горную лесную со сравнительно густой речной сетью. Здесь берут начало почти все реки полуострова. Нет рек только на плоских поверхностях яйл. Сток большинства рек зарегулирован созданием водохранилищ, воды которых используют для орошения и водоснабжения.

В Крыму нет крупных пресных озер. В приморской полосе равнинного Крыма находится около 50 озер-лиманов общей площадью 5,3 тыс км² ²⁶. В результате затопления морем расширенных устьев балок и рек вначале образовались лиманы. В дальнейшем они отделились от моря пересыпями и косами и превратились в озера-лиманы.

В Крыму насчитывается 1657 рек и временных водотоков общей длиной 5996 км. Около 150 из них

Рис. 5. Гидрографическая схема Крыма.

реки. Это главным образом реки-карлики до 10 км длины (табл. 1.). Только р. Салгир имеет длину более 200 км (рис. 5).

Таблица 1 Количество рек и их длина ²⁸

	Интервалы длины, км	Суммар! Число рек в км	ая длина
Категории рек	в % от общей длины рек территории
Самые малые Малые Средние Всего	менее 5 5—9,9 10—25 26-50 51 — 100 101—200 201—300	1400 2063 127 882 98 1389 23 876 7 476 1 106 1 204 1657 5996

Речная сеть развита на полуострове крайне неравномерно. Средняя густота ее составляет 0,22 км на км². В горах на высотах 600—1000 м над ур. м., где находится большинство источников, образующих начало ручьев и рек, сеть рек наиболее развита. Здесь густота ее составляет 0,70—1,0 км/км². На Керченском полуострове с учетом балок густота сети достигает 0,15—0,28, а в равнинном Крыму — всего 0,20—0,10 км/км².

Реки Крыма из за их$ небольших бассейнов, незначительной длины и малой годности относят к рекам горного типа.

В зависимости от направления стека поверхностных вод принято деление рех Крыма па три группы: реки сейеро-западных склонов Крымских гор, реки Южного берега Крыма, реки северных склонов Крымских гор (табл. С). Ссобо выделяют Салки равнинного Крыма и Керченского полуострова. Водоразделы между группами рек проходят по поверхности яйл и по Симферопольской возвышенности. На Керченском полуострове водораздел образует Парпачскип гребень. Наиболее длинные реки бассейна Азовского моря, самые многоводные — на северо-западных склонах Крымских гор, а самые короткие — на Южном берегу.