Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Эколого-геохимическая оценка природной среды г. Харьков

ВАК РФ 11.00.01, Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Эколого-геохимическая оценка природной среды г. Харьков"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА

Географический факультет

На правах рукописи

МИРКА ГАЛИНА ЕФИМОВНА

ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ г. ХАРЬКОВА

II.00.01 - Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

МОСКВА-1990

Работа выполнена на кафедре геоэкологии и конструктивной географии геолого-географического факультета Харьковского государственного университета им. А.М.Горького.

Научный руководитель - доктор географических наук,

профессор П.В.Ковалев

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор О.П.Добродеев

кандидат географических наук, старший научный сотрудник Е.М.Никифорова

Ведущая организация: Украинский научно-исследовательский

институт лесного хозяйства и агролесомелиорации им. Г.Н.Высоцкого

Защита диссертации состоится " 13 " _декабря 1990 г.

в 17 часов на заседании физико-географического специализированного совета Д-053.05.29 при Московском государственном уни- . верситете им. М.В:Ломоносова по адресу: П9899, Москва, ГСП-3, Ленинские горы, МГУ, географический факультет, 18 этаж, аудитория 1807.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке географического факультета на 21 этаже.

Автореферат разослан" 12 " ноября_ 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат географических наук

Т.И.Кондратьева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. На современном этапе значительно возрастает кь городов, однако, урбанизация, улучшая условия жизни населе-и, с одной стороны, с другой приводит к вытеснению природных стем искусственными, загрязнению окружающей среди, физической психической нагрузке на .организм человека. В связи с этим воз-кает настоятельная необходимость экологической оценки сложив-йся в городах ситуации, построения своего рода экологической дели города, что могут взять на' себя географы, т.к. география ляется одной из немногих естественных наук, владеющих методом ализа, синтеза и прогноза процессов, происходящих в природе.

В настоящее время во всем мире при проведении экологической ;енки урбанизированных территорий все чаще используются геохи-;ческиа методы, позволяющие определить особенности рассеивания, ¡кумуляции и трансформации техногенных потоков веществ в природ-IX компонентах городской среды. В связи с тем, что территории юмышленных городов находятся под постоянным мощным техногенным 1влением, что приводит к их'интенсивному загрязнению токсичными лцествами, поступающими с промышленными и бытовыми отходами, »ю'росами транспорта и т.п., все более актуальными становятся ^следования городских агломераций методами геохимии техногенеза геохимии ландшафтов. Особенно это относится к городам с разви-эй промышленностью* нуждающимся в реальной эколого-геохиыической ценке существующего и прогнозируемого состояния, к которым от-осится и г; Харьков.

Цель и задачи исследования. Цель данного исследования - с

омощью теоретических концепций геохимии окружающей среды дать

ценку экологической ситуации г. Харькова и разработать ряд ре-

I

комендаций по снижению уровня загрязнения городской экосистемы. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи.

1. Оценить природные особенности города, способствующие процессам загрязнения и самоочищения ландшафтов.

2. Дать характеристику структуры производства и особенностей распространения атмосферных поллютантов от стационарных источников и автотранспорта.

3. Провести геохимическую оценку воздействия техногенного загрязнения на некоторые компоненты природной среды города и определить приоритетные загрязнители городских ландшафтов.

4. Провести эколого-геохимическое районирование города с учетом как ландшафтно-геохимических, так и санитарно-гигиенических критериев.

5. Разработать рекомендации по снижению уровня загрязнения городской среды.

Научная новизна. I. Впервые для г. Харькова дана комплексная эколого-геохимическая оценка загрязнения природной среды, проведено .экологическое районирование города и разработаны рекомендации по снижению уровня загрязнения городской экосистемы.

2. Проведен сравнительный биогеохимический анализ особенное тей различных видов древесно-кустарниковой растительности и её санитарного состояния, что.позволило определить растения, спосоС ные выступать в роли фитофильтров.

3. Выявлена специфика геохимической трансформации техногенных Потоков веществ на урбанизированных территориях лесостепной зоны Украины.

Практическое значение работы. Методические рекомендации,

картографические материалы, фактические данные, полученные в хо-

' 2

! работы над диссертацией, используются Харьковским горисполко-)М, НПО "Энергосталь", институтом "Харьковпроект", трестом "Ха->ковзеленстрой", Московским ЦНИШ1 градостроительства.

Полученные результаты могут быть использованы для нормиро-шия техногенного воздействия на природную среду, для прогноза знденций развития природных комплексов з геотехсистемах данно-э типа , а также для эколого-географической экспертизы проектов юширения и строительства новых предприятий, моншоринга при-эдных комплексов, испытывающих воздействие промышленных объек-ов.

Фактические материалы. Основные фактические материалы были олучены при проведении полевых исследований в период с 1984 по 990 г.г., в результате которых было отобрано 600 почвенных и

00 растительных образцов, проведено описание почвенных разрезов, ана оценка растительных.ассоциаций по степени их санитарного остояния. Проведено изучение химического состава снега в единственный период устойчивого снежного покрова (зима 198б-87г.г.).

1 работе использованы фондовые и картографические материалы инс-итута "Харьковпроект", НПО "Энергосталь", Харьковского област-юго гидрометцентра.

Апробация работы. Сообщения по отдельным аспектам диссер-■ации сделаны на Всесоюзной школе передового опыта "Геохимия [андшафтов при поиске« месторождений полезных ископаемых и охра-ie окружающей среды" /Новороссийск, 1986/, на II Всесоюзном сове- • 1ании "Проблемы экологии человека, урбоэкология" /Москва, 1987/, m 1-м и П-м Всесоюзном рабочем совещании представителей городов ю вопросу изучения и улучшения экологической обстановки и внедрения элементов программы "Экополис" /Москва, 1987, 1989/, на Всесоюзном совещании "Проблемы экофизиологии хвойных лесных по-

эод" /Тарту, 1987/, на Международном рабочем совещании "Дендро-

3

хронологические методы в лесоведении и экологическом прогнозг роваши" (Иркутск, 1987), на 2-й Всесоюзной конференции "Тяже лые металлы б окружающей среде и охрана природы" (Москва, 198г< на Международном симпозиуме "Проблемы экофизиологии хвойных лесных пород" (Таллин, 1988), на Всесоюзной конференции "Aktj альные вопросы охраны окружающей среды от антропогенного воздействия" (Севастополь, 1989,1990), на 2-м координационном сс вещании по экологическим и социально-психологическим проблема урбанизированных территорий в рамках программы "Экополис" (Москва, 1989), на заседаниях Всесоюзной школы-семинара "Экс-пресные методы измерений в лесных экосистемах" (Красноярск, 1989), Всесоюзного семинара "Экогеохимия городов" (Москва, 1989), в.отчетах о работе Харьковской группы по программе ЮНЕСКО "Человек и биосфера" МАБ-ба, на ежегодных конференциях ученых геолого-географического факультета ХГУ, на заседаниях научного семинара кафедры региональной, географии ХГУ. По теме диссертации опубликовано 6 работ и 3 статьи поданы в печать.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введени 5 глав и выводов. Её объем составляет 131 страницу основного текста. Работа иллюстрирована 44 таблицами и 10 рисунками. Список использованных источников включает 182 наименования, в конце текста даны 2 приложения.

• Диссертация выполнялась в соответствие с фундаментальной

госбюджетной темой кафедры "Разработка методик индикации влия

ния адтропогенных процессов на растительность и прогноза мете!

роЛогических условий по годичным кольцам деревьев" - проект

МАБ-б/1 программы ЮНЕСКО "Человек и биосфера',' включенной в ко

ординационный план АН УССР, регистрационный № 0187.0009817 и

4

темой кафедры "Разработать теорию и методику прогноза развития природных и антропогенных- процессов", включенной в координационные планы АН СССР и АН УССР, регистрационный № 0187.000918.

Автор благодарит за советы и большую помощь в работе научного руководителя, профессора П.В.Ковалева, а также сотрудников геолого-географического факультета ХГУ И.М.Подобу, Л.В.Лапчинскую, С.М.Зеленина. Большую признательность автор выражает начальнику сектора охраны атмосферного воздуха НПО "Энергосталь" Е.П.Грешнову за практическую помощь. Особая благодарность - сотрудникам кафедры геохимии ландшафтов МГУ.

ВВЕДЕНИЕ

Теоретической основой проведенных исследований является учение о техногенных потоках вещества в ландшафтах, разработанные ландшафтоведами-геохимиками М.А.Глазовской, А.И.Перельма-ном, В.В.Добровольским и др.

Объект исследований - г. Харьков, один из крупнейших промышленных городов Украины, где сосредоточены мощные предприятия машиностроения и металлообработки, стройиндустрии, энергетики, легкой и пищевой промышленности.

Для проведения комплексной эколого-геохимической оценки города рассмотрена дифференциация геолого-геоморфологических, климатических и других природных факторов, способствующих процессам загрязнения и самоочищения городских ландшафтов.

Изучение загрязнения приземного слоя атмосферы, а также химического состава природных депонирующих сред (снежный покров, растительность, почвы) позволило определить качество городской среды. При этом оценка степени загрязнения природных компонентов ландшафта проводилась относительно фоновых аналогов, на что указывали в своих работах М.А.Глазовская, Н.С.Касимов и др., с уче-

том влияния рассеяной атмогеохимической и импактной нагрузки фи-то- и педохимически активных продуктов техногенеза.

ПРИРОДНЫЕ ФАКТОРЫ, СПОСОБСТВУЮЩИЕ ПРОЦЕССАМ ЗАГРЯЗНЕНИЯ И САМООЧИЩЕНИЯ ГОРОДСКИХ ЛАНДШАФТОВ

Характер загрязнения ландшафтов, а также их устойчивость и способность к самоочищении зависит от многих антропогенных и природных факторов. В исследованиях М.А.Глазовской выделены основные природные факторы, оказывающие влияние на устойчивость ландшафтов к антропогенным нагрузкам, их способность к самоочищению, трансформации загрязняющих веществ и выводу их за пределы ландшафта. Наиболее характерными для исследуемой территории являются геолого-геоморфологические, климатические и почвенно-растительные факторы.

Геологические и геоморфологические условия. Город Харьков расположен в северо-восточной части Украины при слиянии рек Харьков и Лопань с рекой Уды. Поверхность территории г. Харькова и его'окрестностей представляет собой равнину, изрезанную речными долинами, балками и оврагами. Центральный и южная части города занимают левобережные террасы рек Харьков и Лопань, северная часть города расположена на водораздельном плато. Значительная расчлененность рельефа определяет интенсивность и характер перераспределения продуктов техногенеза.

Климатические факторы. Для г. Харькова дана характеристика климатических факторов, определяющих интенсивность выноса и аккумуляции продуктов техногенеза. Это среднегодовая скорость ветра, средняя повторяемость штилей, количество дней с туманом (в среднем за год), среднегодовое количество осадков. Показано, что при южном ветре наблюдается эффект наложения выбросов от многих источников загрязнения. В связи с тем, что Харьков относится к зоне

б

недостаточного увлажнения, наблюдается тенденция накопления продуктов техногенеза в депонирующих средах городских ландшафтов.

Природные особенности почвенно-растительного покрова. Для определения устойчивости ландшафта к неорганическим педо- и биохимически активным загрязнителям, подвижность которых определяется поглотительной способностью почв, щелочно-кислотными и окислительно-восстановительными условиями необходимо учитывать исходные данные естественного развития региона. Харьков находится в непосредственной близости от границы лесостепной и степной зоны, что определяет специфику и большое разнообразие почвенных разностей и растительных ассоциаций. Так, к юго-западу от города под дубравами сформировались слабшодзоленные серые и светлосерые лесные почвы. В южной части города и в ближайшем пригороде вдоль течения рек на песчаных террасах под сосновыми лесами сформировались дерново-подзолистые почвы. В междуречьях рек Уды, Лопань и Харьков распространены темно-серые оподзоленные почвы, а в восточной части города под застройку попали черноземы типичные.

Зональными типами растительности для Харькова и ближайших пригородов являются нагорные широколиственно-смешанные леса (нагорная дубрава) и луговые степи. Вместе с тем встречаются сосновые и дубово-сосновые, пойменные леса, растительность болот, пойменные луга и другие растительные ассоциации.

На этом фоне складывается специфическая система ландшафтно-гсохимических свойств, которые определяют устойчивость, загрязнение и самоочищение ландшафтов, осложненная глубоким техногенным преобразованием естественных биогеценозов.

7

СТРУКТУРА ПРОИЗВОДСТВА И УСЛОВИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ АТМОСФЕРНЫХ ПОЛЛЮТАНТОВ

Харьков - один из крупнейших индустриальных центров страны. Главное место в отраслевой структуре промышленного комплекса города принадлежит машиностроению и металлообработке, производству строительных материалов, легкой и пищевой промышленности. Хорошо развиты и такие отрасли как химическая, полиграфическая, деревообрабатывающая, а также производство электроэнергии.

Особенности размещения промышленных предприятий и их сочетание с природными особенностями города и характером жилой застройки были положены в основу природно-функционального районирования территории города. Было выделено 6 зон, отличающихся по преобладанию того или иного функционального назначения (селитебные земли, рекреационные, промышленные и т.п.) в сочетании с рельефом местности, степенью озеленения и другими природными факторами. Проведенное районирование позволило осуществить эколого-геохимические исследования достаточно целенаправлено с учетом сложившихся природно-исторических, социальных и экономических условий.

Большое количество промышленных предприятий и густая транспортная сеть с интенсивным движением всех видов транспорта обуславливает повышенное загрязнение приземного слоя воздуха и создает проблемные экологические ситуации на территории города. Для выявления особенностей рассеивания и седиментации основных атмосферных поллютантов, были проведены расчеты на ЭВМ.'полей концентрации пыли, сернистого ангидрида, окислов азота, углеводородов, окиси углерода и суммации сернистого ангидрида и окислов азота. Анализ полученных результатов показал, что максимальная концентрация пыли достигает 31 ЦЦК, окиси углерода - 4 ЦЦК,

8

жислов азота - б ГЩК, углеводородов - О ЦЦК, сернистого ангид-эида - 2,5 ГЩК. Основной вклад в загрязнение атмосферы вредными зыбросат вносят предприятия машиностроения и металлообработки [ХАЗ, ХТЗ, ХЭМЗ, ПО "Завод им. Малышева" и др.), коксохимический завод. Существенный вклад в загрязнение атмосферы вносит автотранспорт, особенно в центре города, где наблюдается высокая интенсивность движения (до 4000 единиц), низкая скорость потока, а также неблагоприятный рельеф и фронтальная застройка вдоль автомагистралей.

Упрощенная методика расчета экономического ущерба позволила определить, что ежегодный ущерб от вредных выбросов, поступающих только от стационарных источников, составляет около 10 млн.руб.

Таким образом, насыщенный токсичными веществами городской воздух оказывает серьезное воздействие как на здоровье населения, так и на природные компоненты городской системы, существенно изменяя эколого-геохимическую обстановку в городе.

ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА СНЕННЫй ПОКРОВ, ПОЧВЫ И РАСТИТЕЛЬНОСТЬ

Характеристика техногенного загрязнения территории по изучению снежного покрова. Снежный покров обладает рядом свойств, делающих его удобным индикатором техногенных атмогеохимических потоков. Возможность использования снежного покрова в качестве естественного индикатора загрязнения природной среды хорошо показана в исследованиях Н.Ф.Глазовского, Ю.Е.Саета и многих других.

В работе рассматривается результат рентгено-флуоресцентного анализа и ионометрии талой снеговой воды и спектрально-эмиссионного анализа прокаленного твердого осадка. Было выявлено, что относительно высокая минерализация талой воды (88 мг/л) наблюдается в центре города, а самая низкая (20-2Й мг/л) приурочена к се-

9

литебным участкам в юго-западной части города и рекреационным зонам. В твердом осадке образцов снега, отобранных с территории промышленных предприятий машиностроения и металлообработки .обнаружено повышенное содержание кальция, магния, алюминия, железа, титана, циркония, олова, хрома и кобальта. В центре города наблюдается повышенное содержание марганца, а на юго-востоке -кремния. Полученные результаты имеют несомненную ценность, но неустойчивость снежного покрова в условиях г. Харькова затрудняет использование снега в качестве индикатора загрязнения городской среды.

Особенности загрязнения почв приоритетными токсикантами. Изучение почвенного покрова в пределах урбанизированных территорий осложняется тем, что почвы города подвергались длительному антропогенному воздействию, в значительной мере изменены и преобразованы в связи со строительством, высоким уровнем техногенного воздействия, перекрытием привозными грунтами и почвами, изоляцией верхнего горизонта почв от атмосферного воздуха асфальтовым покрытием, поливным режимом и т.п. Примером геохимических исследований в сложных ситуациях городских агломераций являются работы, выполненные под руководством Н.С.Касимова, Ю.Е. Саета, а также Т.М.Беляковой, Е.Н.Никифоровой, О.В.Моисеенковым, М.В.Понариной, А.В.Корниловым и другими.

При изучении особенностей миграции и трансформации техногенного вещества в почвенном покрове в различных точках города по выделенным природно-функциональным зонам были заложены пробные площадки, проведено описание почвенного профиля по каждой из них и отобраны образцы. Пробы отбирались на промышленных, селитебных, рекреационных участках, а также вдоль автомагистралей. Результаты геохимического анализа почвенных образцов сравнивались с фоно-

10

зыми показателями, в качестве которых были взяты образцы из Зо-ючевокого района Харьковской области, находящегося вне зоны воздействия промышленного загрязнения. Были проведены также анализы почвенных образцов на содержание в них гумуса, подвижных форм калия и фосфора, нитратного азота, а также определялись ще-лочно-кислотные условия по показаниям рН .

Анализ полученных результатов показал, что самое высокое содержание гумуса, а также других питательных веществ характерно для садово-парковых насаждений города, причем содержание подвижных форм фосфора и калия в почвах зеленых насаждений города в 3-4 раза выше, чем в почвах сельскохозяйственных угодий. Это связано с внесением большого количества минеральных удобрений в почвы парков, скверов и газонов, что скрадывает уровень антропогенного воздействия на почвы- данного типа, рН для этих почв соответствует фоновым аналогам и близок к нейтральному.

Почвенный покров селитебных зон имеет химические показатели, которые значительно варьируют в зависимости от форм рельефа (водоразделы, высокие пойменные террасы, пойменные земли) и уровня антропогенной нагрузки, определяемой плотностью жилой застрой-

о

ки. В усредненных показателях проявляется тенденция уменьшения содержания гумуса с 3,6 % в районах старой капитальной застройки до 2,9 % - в новых микрорайонах. В распределении подвижных форм фосфора и калия наблюдается их увеличение в почвах пойменных земель, что связано с миграцией веществ по элементам рельефа и аккумуляцией их в депрессиях.

В зоне воздейстия автомагистралей происходит уменьшение содержания гумуса, нитратного азота и подвижных форм калия и фосфора, что, скорее всего, связано с промывным режимом в почвах

вдоль автотрасс, котрые ежедневно промываются в летний период и

II

освобождаются от снега зимой.

Наиболее существенно варьируют химические показатели почв промышленных зон. Содержание гумуса в них самое низкое, т.е. эти почвы относятся к типу высокой степени деградации, гумусовый горизонт в них в значительной степени разрушен, естественное плодородие почти полностью утрачено, о чем свидетельствует также очень низкое содержание подвижных форм фосфора и калия и высоков р Н .В сложившихся почвенных условиях происходит геохимически миграция и трансформация техногенных поллютантов,характеризуемая по выделенным на территории города природно-функциональным зонам, Для каждой зоны были рассчитаны коэффициенты концентрации ( Кс ) по 22 химическим элементам, на основании чего были составлены общие формулы загрязнения почвы каждой зоны, а также■подсчитан суммарный коэффициент загрязнения (X'с ). Наиболее загрязненной оказалась почва юго-восточной производственно-селитебной зоны,

общая формула загрязнения для которой имеет следующий вид: ——— >->->->-^->-

5,5 4,9 3,8 3,7 2,9 2,6 1,6

Суммарный показатель загрязнения {ИЬ с ) равен 31,3.

В целом для города характерно сложное полиэлементное загрязнение почв, усредненная формула загрязнения имеет следующий вид:

6,0 3,1 2,5 2,2 2,0 1,7 >1,6 >1,5 > 1,2

Проведенные геохимические исследования определили приоритетные токсиканты, накапливающиеся в почвенном покрове города, к ним относятся свинец, медь, натрий, хром, никель, ванадий, цинк, стронций, марганец и кобальт. По суммарному показателю (£ )

загрязнения почв основными токсикантами было проведено райониро-

12

Рис. I. Суммарное загрязнение (Лс.) почв г. Харькова йАЫ-', N1 ,Л , 2Г" ,

Сл. , С-и. , ¡Ьт- , , Со

вшше города (рис. I). На схеме видно, что наиболее загрязненными являются почвы на востоке, юго-востоке и юго-западе, где расположены крупнейшие промышленные предприятия города, а также в центральной части, где ситуация осложняется воздействием интенсивного движения автотранспорта.

Биогеохимическая индикация состояния городской среды. Специфическая реакция живых организмов,и в частности растений, на антропогенное загрязнение делают их необходимым и важным звеном комплексного экологического мониторинга. Индикационные особенности растений для оценки загрязнения территорий и характеристика развития зеленых насаждений широко освещены Ю.З.Кулагиным, В.С.Николаевским, С.А.Сергейчик и многими другими. Различные аспекты накопления тяжелых металлов растениями под влиянием экстремальных техногенных и радиогенных факторов рассматриваются в работах В.В.Ковальского, А.Л.Ковалевского, М.Я.Школьника и др. В то же время исследований по биогеохимической индикации техногенного загрязнения урбанизированных территорий явно недостаточно, поэтому подобные изыскания, проведенные для г. Харькова, внесут определенный вклад в биогеохимию техногенеза.

В ходе исследований было установлено, что в листьях деревьев, произрастающих на территории промышленных предприятий во всех при-родно-функциональных зонах города, происходит накопление хрома (превышение над фоном в 40 раз), никеля (в 25 раз), свинца (в 14 раз),а также меди, кремния, бора, железа и алюминия. Многие элементы содержатся примерно в равных количествах во всех образцах растений, независимо от места произрастания и вида деревьев. К ним относятся кобальт, серебро, ванадий, барий, стронций. Отмечено повышенное содержание свинца в примагистральных посадках и

натрия в меж- и внутриквартальных зеленых насаждениях.

14

Изучение биогеохимической активности различных видов деревьев и кустарников, произрастающих в одинаковых условиях, показало, что при увеличении техногенного загрязнения происходят изменения в геохимической миграции элементов и некоторые из них из разряда элементов слабого захвата ( = = 0,0 (г ) переходят в разряд элементов энергичного накопления ( \А х. = Ю )• В проведенных исследованиях такими ' элементами оказались хром, никель и свинец.

Определилась также специализация отдельных видов растений к накоплению некоторых техногенных поллютантов. Так, свинец в больших количествах накапливается в сирени обыкновенной, туе западной, рябине обыкновенной; барий - в яблоне и березе бородавчатой ; хром - в лиственнице сибирской ; цирконий - в можжевельнике ; ванадий - в дубе черешчатом и клене татарском; алюминий и кремний- в розе морщинистой; железо - в туе западной и клене татарском. Сравнение биогеохимической активности растений с индексами их санитарно-гигиенического состояния позволило определить виды, которые можно использовать в городе в качестве фитофильтров. Это береза бородавчатая, рябина обыкновенная, сирень обыкновенная, акация белая, клен татарский, туя западная, можжевельник и др.

Некоторые виды деревьев и кустарников' хорошо очищают загрязненный воздух, но не могут выдержать мощный пресс атмо-техногенннх поллютантов. Это каштан -конский, ель обыкновенная, клен серебристый и др.

Сравнительный биогеохимический анализ особенностей различных видов древесно-кустарниковой растительности и её санитарного состояния показал, что все исследуемые виды можно разделить на 4 группы: I) виды, устойчивые к атмосферным поллютантам, но не накапливающие техногенные элементы (ясень обыкновенный, акация белая, тополь пирамидальный) ; 2) виды менее устойчивые, но задерживающие довольно значительное количество токсикантов (береза бородавчатая, каштан конский, липа мелколистная) ; 3) виды, накапливающие вредные вещества в больших количествах, что ведет к их г 1бели (ель обыкновенная) ; 4) достаточно устойчивые, накапливающие всего одно из всех вредных веществ, но в больших количествах (свинец в рябине обыкновенной и сирени обыкновенной).

Оценка санитарного состояния зеленых насаждений города по анатомо-морфологическим признакам выявила, что в условиях города неустойчивыми к атмосферным поллютантам видам растений относятся ель обыкновенная и сосна обыкновенная, а также клены остролистный и ясенелистный, каштан конский и некоторые другие, произрастающие вдоль автомагистралей с интенсивным движением транспорта или на территории промышленных предприятий. Н достаточно устойчивым видам в условиях г. Харькова относятся акация белая, клен серебристый, ясень обыкновенный, тополь пирамидальный.

ЭК0Л0Г0-ГЕОХИМИЧЕСКОЕ РАЙШМРОВАНИЕ г. Харькова

Проблема комплексного эколого-геохимического районирования промышленного города заключается в неоднозначности критериев при синтезе большого количества моноэлементных загрязнений для различных природных сред с учетом условий среды. Несмотря на сложность и неоднозначность такого районирования его проведение необходимо для характеристики общего состояния городской среды и раз-

16

работки природоохранных мероприятий.

Проведенное районирование основывалось на полученных в ходе исследований результатах с учетом факторов, рекомендованных для данных целей в работах Э.Ю.Безуглой, А.В.Евсеева, В.С.Тику-нова и опробованных в диссертации М.Цирда . Факторный анализ учитываемых критериев показал приоритетные характеристики, для которых были введены весовые коэффициенты.

Для оценки эколого-геохимической ситуации г. Харькова были определены следующие основные факторы: загрязнение атмосферного воздуха ; интенсивность движения автотраснпорта; суммарное загрязнение почвы приоритетными токсикантами ; санитарное состояние зеленых насаждений, а также дополнительные критерии: удаленность от промышленных предприятий ; степень озеленения, высота над уровнем моря ; плотность жилой застройки. По каждому фактору определялась индивидуальная оценка в баллах, которая затем учитывалась в интегральной оценке. Основные критерии оценки приведены в матричной таблице

эколого-геохимическал обстановка

Оценочные показатели

Загрязнение атмосферы от I промышленных предприятий, превышение ГЩК

I 1-2 2-5 5-10 10 и более

Суммарное загрязнение б

почвы ( £ с)

5-10 10-20 20-30 30

Интенсивность движения 500 автотранспорта, в единицах/час

500- 1000- 2000- 3000 1000 2000 3000

Санитарное состояние 1,0 зеленых насаждений, индекс состояния •

По данным интегральной оценки была получена схема эколого-

17

Рис. 2.Эколаго-гсс::1ХИЧесксе районирование территории' г. Харькова

геохимического районирования города (рис. 2), на которой хорошо видно, что безопасная экологическая обстановка наблюдается лишь на небольших участках города, занятых достаточно крупными лесопарковыми насаждениями. Вокруг них на восточной и юго-западной окраинах города экологическая обстановка характеризуется как относительно благополучная. Самая опасная экологическая обстановка сложилась в центре города и в промышленных узлах (Ивановка, ХТЗ, коксохимический завод, ХАЗ, Московский пр. и др.). Для каждой зоны определены основные причины сложившейся ситуации, что явилось основой для разработки рекомендаций по оздоровлению среды обитания населения г. Харькова. В работе рекомендации приведены в развернутом виде, детально и конкретно для г. Харькова. Некоторые из них могут быть использованы и в других регионах страны.

ВЫВОДЫ

Основные результаты исследования заключаются в следующем.

1. Из природных факторов, способствующих процессам загрязнения и самоочищения городских ландшафтов, рассмотрены геолого-геоморфологические, климатические, почвенно-растителыше. Показано, что в условиях г. Харькова важную роль выполняет значительная расчлененность рельефа (перепад высот составляет 110 метров). Миграция и трансформация техногенных потоков происходит в сложных климатических условиях, отличающихся недостаточным увлажнением, наличием частых туманов, температурных инверсий, штилей. Неоднородность почвенно-растительного покрова исследуемой территории, находящейся в переходной зоне от лесостепи к степи, увеличивает контрастность городских ландшафтов.

2. Изучение особенностей размещения промышленных предприя-

19

тий города, функционирования автотранспорта, характера жилой застройки позволили провести природно-функциональное районирование города. Расчеты на ЭВМ ореолов рассеивания основных атмосферных поллютантов выявили степень загрязнения приземного слоя воздуха. Было установлено превышение ЦДК по пыли в среднем в 10-15 раз, по углеводородам в 8 раз, по окислам азота в 6 раз, поошси углерода в 4 раза, по сернистому ангидриду - в 2,8 раза. Экономический ущерб от вредных выбросов промышленных предприятий составляет около 10 млн. руб. ежегодно.

3. Геохимическая оценка снежного покрова показала повышенное содержание в промышленных зонах города кальция, магния, алюминия, железа, титана, циркония, олова, хрома и кобальта. На отдельных участках города наблюдается слабое подкисление талых снеговых вод. В целом же неустойчивость снежного покрова в условиях г. Харькова затрудняет его использование в качестве природного индикатора техногенного загрязнения.

4. Изучение почвенного покрова города выявило высокую степень техногенного воздействия на городские почвы, в них наблюдается существенное отклонение от естественного процесса почвообразования. В почвах промышленных зон и примагистральных территорий происходит снижение количества питательных веществ, изменение рН , нарушение естественного строения генетического профиля. Геохимические исследования городских почв определили приоритетные токсиканты, к которым относятся свинец, медь, ванадий, хром, никель, цинк, стронций, кобальт и марганец. По суммарному показателю загрязнения почв (2 с ) проведено районирование города.

5. Биогеохимическая индикация подтвердила принадлежность к

приоритетным загрязнителям городской среды хрома, никеля, свин-

20

ца и меди, которые в растениях накапливаются в значительно больших количествах, чем в почве. Было выявлено, что специфика техногенных процессов на урбанизированной территории лесостепной зоны приводит к тому, что такие химические элементы как свинец, хром и никель в ряде случаев переходят из разряда элементов слабого захвата ( а^сс = 0,0и, ) в разряд элементов энергичного накопления (>йое. = 10 ).

6. Оценка санитарного состояния зеленых насаждений города по анатомо-морфологическим признакам выявила виды, неустойчивые в условиях города, к ним относятся ель обыкновенная и сосна обыкновенная, а также клены остролистный и ясенелистный, каштан конский и некоторые другие, произрастающие вдоль автомагистралей с интенсивным движением или на территории промышленных предприятий. К достаточно устойчивым видам в условиях г. Харькова относятся акация белая, клен серебристый, ясень обыкновенный, тополь пирамидальный. Сравнение индексов состояния древесно кустарниковой растительности с их биогеохимической активностью позволило определить виды, которые можно использовать в городе в качестве фитофильтров. Это береза бородавчатая, рябина обыкновенная, сирень обыкновенная, акащя белая и др.

7. Полученные материалы были положены в основу эколого-гео-химического районирования города. По степени опасности сложившейся ситуации для здоровья населения и нормального функционирования городской экосистемы были выделены зоны безопасной, относительно безопасной, относительно опасной, опасной и очень опасной экологической обстановки. Самая критическая ситуация сложилась на обширной территории, включающей в себя основные промышленные зоны, центр города, напряженные автомагистрали и железнодорожные

узлы, где наблюдаются максимальное загрязнение атмосферного воз-

21

духа, геохимические аномалии, усугубляемые понижениями рельефа, слабым озеленением, некоторыми особенностями жилой застройки.

8. Предложены рекомендации по общегородским йриродоохранным мероприятиям и по рациональному озеленению городской территории с учетом проведенного эколого-геохимического районирования и биогеохимического исследования.

Проведенная эколого-г«гохимическая оценка г. Харькова может быть использована для разработки принципов и методов оценки экологического состояния крупных индустриальных городов лесостепной зоны.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Некоторые аспекты охраны воздушного бассейна крупных промышленных городов (на примере г. Харькова). -//Вестн. Харьк. ун-та, вып. 283, 1986, с. 37-38.

2. К вопросу о химическом составе почвенно-растительного покрова г. Харькова //Геохимия ландшафтов, Ростов-на-Дону, 1986, с. 158-160 (соавт.).

3. Анализ причин поражения отдельных деревьев на территории г. Харькова атмосферными фитотоксинами. Деп. в УкрНИИЩИ, № 1417-Ук87, 06,05.87, 10 с.

4. Индикация растительностью природных и техногенных процессов //Проблемы инженерной географии, м., 1987, с. 84-85 (соавт.).

5. Использование картографических материалов при проведении геохимических исследований на территории г. Харькова //Картография и научно-технический прогресс, Л., 1988, с. 93-94.

6. Особенности распространения тяжелых металлов на территории г. Харькова //Тяжелые металлы в окружающей среде и охрана природы. Материалы 2-й Всесоюзной конференции. Ч. I, М., 1988, с. 131-134.