Городские ландшафты

- пыль с асфальтовых покрытий, кровель зданий и сооружений;

- эрозия зданий и сооружений под воздействием кислотных осадков;

- внутригородские свалки – как  «стихийные», так и «скрытые»  на территориях промышленных предприятий;

- небрежно хранящиеся производственные  и строительные материалы.

Важным фактором формирования состава поверхностного стока являются аэрогенные выпадения – как пылевые, так и поступающие с водными атмосферными осадками.

Если оценивать общий вклад отдельных источников в загрязнение городских водотоков, то он уменьшается в ряду:

- ливневый поверхностный сток;

- канализационный сток очистных  сооружений;

- условно чистый сток промышленных  предприятий.

Но, на самом деле, «условно чистые» стоки потенциально опаснее, так как они практически не поддаются дальнейшей очистке. А ливневый сток, напротив, состоит, в основном, из взвешенных частиц, и может быть сравнительно легко очищен за счёт применения фильтров.

Геофизическое загрязнение городских сред.

Существенный вклад в загрязнение городской среды вносят разнообразные изменения физических полей, возникающие в результате техногенного воздействия.

1. Электромагнитные поля.

Искусственные электромагнитные поля имеют напряжение в десятки, сотни, а иногда и в тысячи раз превышающие естественный фон. Стабильно высокие уровни электромагнитного излучения создаются вблизи радио- и телевизионных станций, станций мобильной связи, аэропортов, радаров, мощных радиотехнических устройств, высоковольтных ЛЭП. Такие поля могут существенно влиять на функции живых организмов, основанных на взаимодействии слабых биомагнитных полей и электрических токов. Это может вызывать нарушения синхронизации функциональных процессов, особенно когда частота излучений оказывается близка к частотам биоэлектрической активности мозга, сердца и других наиболее жизненно важных органов.

Характерным результатом действия ЭМП радиочастотного диапазона большой интенсивности на живые организмы является тепловой эффект - повышение температуры тела или отдельных органов (особенно тех, которые плохо снабжены кровеносными сосудами). Результатами воздействия аномальных ЭМП могут быть такие заболевания, как нарушения эндокринной системы, катаракта, мозговые расстройства.

2. Шумовое загрязнение.

Это загрязнение бывает связано с источниками как естественного, так и техногенного происхождения. Но в городах, естественно, техногенная составляющая имеет подавляющее преобладание. Основной источник - транспорт, который даёт до 85% шума. Если при взлёте самолётов в радиусе около 10 км фиксируется уровень шума около 75 дб, то на улицах крупнейших городов России он составляет около 100 дб.

При этом уже с 90 дб, при постоянном воздействии, начинается деградация органов слуха. Уровень 110-120 дб считается болевым порогом, а превышение 130 дб считается разрушительным для органов слуха. Кроме того, постоянно высокие шумы ведут к расстройству нервной и эндокринной систем, вестибулярного аппарата, нарушениям деятельности желудочно-кишечного тракта, развитию нервозности.

Специфическое воздействие вызывает инфразвук. При высоком уровне инфразвука частотой 2-5 гц возникают колебания барабанных перепонок, головные боли, вибрации грудной клетки и другие неприятные ощущения. Инфразвук частотой 15-20 гц вызывает чувство страха. А инфразвук мощностью более 100 дб поражает слуховой аппарат.

3. Вибрации.

Это тоже обычный компонент техногенных полей в современном городе. Их результатом является нарушения в работе вестибулярного аппарата, изменения в суставах, заболевания сердечно-сосудистой и нервоной систем. Может развиваться вибрационная болезнь, сопровождающаяся головными болями, судорогами, нарушениями обмена веществ. Часто вибрации порождают и инфразвуковые колебания. Кроме того, они создают опасность для зданий и сооружений, являющихся важной составной частью структуры городских систем.

4. Тепловое загрязнение.

Оно связано, в первую очередь, с низким КПД современных энергетических установок. До 70% тепловой энергии, высвобождающейся при сгорании топлива на современных ТЭЦ, рассеивается в окружающей среде. Без радикальных изменений в технологии эта проблема не решается.

Эколого-геохимическая систематика городских ландшафтов осуществляется двояко. Города могут классифицироваться как целостные ландшафтно-геохимические системы и в то же время возможна систематика более дробных ландшафтных единиц внутри города.

Общими чертами городского ландшафта считаются безусловно ведущая роль техногенной миграции, высокая концентрация населения, наличие сильно расчленённого искусственного рельефа (в виде строительных сооружений).

Города подразделяются на разряды по степени загрязнения. Учитываются такие параметры, как суммарный уровень загрязнения (для почв и для снегового покрова), величина пылевой нагрузки, а также коэффициент эмиссионной нагрузки (количество выбросов на жителя в год). Как дополнительная характеристика может использоваться структура загрязнения. При этом учитываются не только макро-, но и микрокомпоненты, если они высоко токсичны, а их концентрация в выбросах высока. Другой аспект геохимического подразделения городов – по природным ландшафтам, в которых они сформированы, так как это вносит свой вклад в формирование процессов миграции элементов в городе. Но этот аспект геохимии городов изучен слабо.

По геоморфологическому положению (влияющему, в частности, на характер воздушной миграции) выделяются города равнинные, горно-котловинные, предгорные, приморские. Наконец, как и в природных ландшафтах, выделяются классы по химизму вод в ландшафтах и роды по геохимической специализации геологического субстрата. При этом в городских ландшафтах воды с разным химизмом могут (из-за техногенного фактора) резко различаться по степени загрязнения. А влияние геологического субстрата может заключаться и в возможном существенном превышении фоновых содержаний каких-либо элементов (если город приурочен к соответствующему рудному месторождению).

Классификация ландшафтов внутри городов также опирается на использование нескольких параметров. Один из них – функциональное использование ландшафта (порядки). Выделяются ландшафты парково-рекреационные, агротехногенные, селитебные, селитебно-транспортные и промышленные. Степень «техногенности», или деградации биологического круговорота,  в целом возрастает в порядке перечисления. Далее предлагается использовать более дробное подразделение на отделы по характеру привноса-выноса загрязнителей, но чёткие критерии пока не разработаны. Предлагается использовать этажность застройка, интенсивность движения на автомагистралях, тип промышленного производства, специализацию отвалов и свалок и т.д.

Более конкретный параметр – уровень загрязнения (пылевая нагрузка и суммарные показатели загрязнения снега, почв, растительности).

Далее учитываются классы водной миграции, рельеф, химизм субстрата (горных пород, грунтов, почв, т.к. здесь почвы – это тоже в большей мере субстрат для формирования ландшафта). Рельеф в городах – фактор достаточно многообразного действия. Он влияет не только на водную миграцию, но и на атмосферные потоки (а для городов вклад в загрязнение атмосферной миграции, как правило, более существенный). Кроме того, нужно учитывать рельеф и естественный, и искусственный (застройку).

Поскольку основной градообразующей базой является промышленное производство, и одновременно промышленность является ведущим источником техногенного загрязнения, состояние городской среды в большой степени зависит от характера размещения промышленных ландшафтов на его территории. По этому параметру различаются несколько типов функциональной структуры города.

1. Вкрапленная структура свойственна городам, формирование которых протекало на фоне начальных этапов развития фабрично-заводского производства. Для них характерно размещение промышленных предприятий в непосредственном окружении малоэтажных жилых домов, строившихся практически вплотную к производственным объектам. В экологическом отношении – самый неблагоприятный тип.
2. Гнездовая структура характеризуется группировкой предприятий в промышленные зоны, «гнёздами» разбросанные по территории города. При такой структуре на долю промышленных ландшафтов в черте города приходится от 30 до 50% площади. При этом наиболее загрязнённые территории приурочены преимущественно к самим промышленным зонам, а жилые районы находятся в целом в несколько более благоприятных условиях.
3. Зональная структура наиболее оптимальна. Если первые два типа структуры формируются полностью или в большей мере стихийно, то основы зональной структуры закладываются при проектировании города. Поэтому она свойственна главным образом «специализированным» городам, создаваемым или преобразуемым в связи с организацией того или иного крупного производства. При такой структуре промышленная зона располагается на окраине (в идеале – с учётом розы ветров) и отделяется от остальной части города буферной санитарно-защитной зоной. Ширина такой зоны зависти от степени опасности промышленных отходов и может составлять от первых сотен метров до 2-3 км.

Но, как показывают проведённые в разных городах геохимические исследования, даже в городах с зональной структурой ширина реально формирующихся зон техногенного загрязнения всё равно оказывается в несколько больше ширины установленной санитарной зоны, иногда в несколько раз. Так что даже этот тип не свободен от негативного влияния промышленных выбросов. Что тогда говорить о городах с вкрапленной или гнездовой структурой, где никаких санитарно-защитных зон нет вообще? К тому же, в любом случае добавляется воздействие транспортных магистралей. При интенсивном движении ширина зон загрязнения вокруг таких магистралей составляет до 300 м.

Основным фактором, обуславливающим широкое площадное распространение загрязнения вокруг промышленных предприятий, является атмосферный разнос аэрогенных выбросов. Но он совсем не единственный. Исследования, выполненные Ю.Е. Саетом, показали, что немало загрязнителей разносят сами работники промышленных предприятий – на своей одежде, своём теле. И доставляют их в жилые районы, и в собственные дома. В частности, проводилось исследование заражённости свинцом организмов работников предприятия по производству минеральных красок и членов их семей, живущих на удалении от предприятия. Анализировалось содержание свинца в волосах. Естественно, что оно оказалось значительно выше у тех, кто работал непосредственно в цехах, чем у сотрудников заводоуправления. Но аналогичная картина обнаружилась и у членов семей. В волосах детей работников, имеющих непосредственный контакт со свинцовыми соединениями, содержание свинца в 50% случаев превысило допустимый уровень. Вопрос о значимости культуры производства, которой мы пока не обладаем.

Антропогенная трансформация природных сред в городах.

Любой город, взятый в целом, представляет собой динамическую систему, в составе которой осуществляется взаимодействие двух субсистем: природной и антропогенной. В качестве компонентов природной субсистемы В.В. Владимиров выделяет геосистему (горные породы, грунты, коры выветривания, почвы), гидросистему (поверхностные и грунтовые воды), аэросистему (приземная и подземная атмосферы), биосистему. В принципе это те же самые образования, которые являются компонентами природных ландшафтов. Но в составе городских систем все они испытывают очень сильное воздействие со стороны антропогенной субсистемы и подвергаются очень сильной трансформации. Рассмотрим, как изменяются природные среды в городских условиях в результате антропогенного воздействия.

Атмосфера. Важнейшая жизнеобеспечивающая среда, чистота которой наиболее важна для здоровья людей. Но именно в ней рассеивается значительная часть газо- и парообразных отходов производства, продуктов сгорания топлива на электростанциях, в двигателях и печах, и т.д. Среди градостроителей широко распространены представления, что воздушная среда города легко очищается естественным путём благодаря обычным умеренным ветрам, а повышенные концентрации загрязнителей формируются только непосредственно по шлейфу промышленных выбросов в соответствии с розой ветров. Исследования воздушного пространства над городами показали, что это не так. Выяснилось, что накопление загрязнителей происходит не только в в приземном слое воздуха, но и но и значительно выше – до 400-600 м. Над городом формируется своеобразная «шапка» загрязнённого воздуха, устойчиво сохраняющаяся даже при ветре средней интенсивности. Она разрушается только при прохождении атмосферных фронтов, но быстро восстанавливается. Образование шапки связано с постоянно действующими восходящими токами воздуха, которые формируются над любым крупным городом в связи с техногенным разогревом городской приземной атмосферы. А шлейфы выбросов из высоких труб поставляют загрязнители непосредственно в «шапку».

Основной объём загрязнения в «шапках» обеспечивают аэрозольные выбросы. Содержание аэрозолей в них может быть в 10 с лишним раз выше, чем в приземной городской атмосфере. А для некоторых токсичных элементов, имеющих высокие коэффициенты аэрозольной концентрации, соотношение ещё более разительное. Так, содержание Hg в «шапках» в 60 раз выше, чем в приземной атмосфере, Br – в 113, а Cd – в 350. Резко повышены в «шапках» и содержания сульфат-иона (в 50 раз), что служит источником выпадения кислотных осадков.

Таким образом, загрязнение приземной атмосферы в городах складывается из непосредственных выбросов от низко расположенных источников загрязнения и оседания аэрозолей из более высоких атмосферных слоёв. Обратное «выпадение» загрязнителей из «шапки» увеличивает радиус загрязнения городского воздушного бассейна в несколько раз.

Наиболее загрязнённую атмосферу имеют города металлургического профиля, где объём токсичных выбросов может достигать миллионов тонн в год (Норильск, Кривой Рог). Ситуация ещё более усугубляется, если город является межгорно-котловинным (Новокузнецк).

Особый вопрос – влияние на аэрогенную среду производств, которые считаются экологически чистыми. К таковым принято относить радиотехнические и приборостроительные предприятия. Поэтому их часто размещают непосредственно в жилых кварталах, иногда в центре города, считая безопасными. Но такие предприятия являются, по выражению Летувнинкаса, чистыми только внутри себя – за счёт хорошей вентиляции производственных помещений. Но среди свойственных таким производствам загрязнителей тоже имеются весьма токсичные вещества (Pb, Ag, Cd) и некоторые рассеянные элементы, ещё не получившие санитарно-токсикологической оценки (In, Ga, Cs, Ge). Куда поставляет их производственная вентиляционная система? В ту же городскую атмосферу. По данным изучения почв и снегового покрова, зоны загрязнения токсичными компонентами вокруг таких предприятий составляют многие сотни метров, перекрывая целые городские микрорайоны.

Кроме пылевых частиц и аэрозолей, приземный слой воздуха в городах загрязнён множеством газообразных компонентов, среди которых – оксид углерода, сернистый газ, аммиак, оксиды азота, сероводород, фенол, фтористый водород. Практически по всем этим компонентам в 75% городов России превышены значения ПДК, нередко – многократно (в 5-10 раз). Серьёзнейшие проблемы связаны с выбросами оксидов серы и азота. Аэрогенные выбросы предприятий Норильска достигают Канады. А непосредственно вокруг города природные среды отравлены ими в радиусе сотен километров.

Очень остры проблемы загрязнения воздушного бассейна городов так называемыми специфическими загрязнителями, к числу которых относят полициклические ароматические углеводороды и формальдегид.