Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Исследование загрязнения городских антропогенных ландшафтов

ВАК РФ 25.00.23, Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Исследование загрязнения городских антропогенных ландшафтов"

На правах рукописи

804692706 Дахова Оксана Олеговна

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГОРОДСКИХ АНТРОПОГЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ (на примере г. Нальчик)

25.00.23 — Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

? о {.1ДП

Нальчик 2010

004602706

Работа выполнена в ГУ «Высокогорный геофизический институт» Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет) Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации

Научный руководитель: доктор физико-математических наук

Хучунаев Бузигит Муссаевич

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор

Братков Виталий Викторович

кандидат географических наук Кандратьева Наталья Владимировна

Ведущая организация: Северо-Осетинский государственный

университет им. К.Л. Хетагурова

Защита состоится «13» мая 2010 года в 1400 на заседании диссертационного совета Д. 327. 001. 01 при ГУ «Высокогорный геофизический институт» Росгидромета по адресу: 360030, КБР, г. Нальчик, пр. Ленина, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ «Высокогорный геофизический институт».

Автореферат разослан «9» апреля 2010 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических наук, профессор

А.В. Шаповалов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В настоящее время темпы роста населения городов значительно выше общего роста населения в мире. Социально - экономическая обстановка привела к неуправляемым процессам урбанизации во многих странах. По этим причинам большинству городов характерна чрезмерная концентрация на небольшой территории населения, автотранспорта, промышленных предприятий, что является основной причиной их сильного загрязнения.

Город Нальчик - Столица Кабардино-Балкарской Республики с населением около 300 тыс. жителей расположен в предгорьях Большого Кавказа на р. Нальчик (бассейн Терека). Географическая широта Нальчика - 43°29', географическая долгота - 43°37'. Город расположен в 1873 км к югу от Москвы. На территории Нальчика неизменных природных ландшафтов практически не осталось. В процессе развития города сформировались различные модификации антропогенных ландшафтов, в которых элементы, созданные в результате деятельности человека, в разной степени преобладают над естественными. Всего на территории Нальчика по социально-экономическим функциям выделено 7 основных типов и 17 подтипов антропогенных ландшафтов. С каждым годом в городе увеличивается количество передвижных и стационарных источников загрязнения воздуха, что сказывается не только на состоянии окружающей среды, но и на здоровье населения.

Загрязненный воздух является причиной заболеваний органов дыхания, зрения, обоняния и голосовых связок (астма, аллергия, бронхит, эмфизема и др.). Загрязнение атмосферы наносит большой экономический ущерб (повышение коррозии металлов, сокращение урожайности сельскохозяйственных культур, гибель растений и т. д.). В связи с этим возрастает актуальность исследования степени загрязнения воздушного бассейна и миграций химических элементов (загрязняющих веществ) в ландшафтах Нальчика для решения проблемы обеспечения нормальных экологических условий населению с минимальным ущербом для экономики города.

Диссертационная работа посвящена исследованию миграций химических элементов в антропогенных ландшафтах (на примере г. Нальчик).

Цель и задачи исследования.

- Исследование загрязнения антропогенных ландшафтов города-курорта Нальчик.

- Оценка вкладов различных антропогенных источников в общее загрязнение городских ландшафтов.

Комплекс решаемых в работе задач включает в себя:

• Расчеты выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от автомобильного транспорта;

• Расчеты физического (шумового) загрязнения территорий автодорожных ландшафтов;

• Сбор и систематизацию данных выбросов загрязняющих веществ промышленными предприятиями;

• Расчеты миграций химических элементов (загрязняющих веществ) в антропогенных ландшафтах г. Нальчик;

• Разработку карт миграций химических элементов (загрязняющих веществ) в ландшафтах г. Нальчик;

• Разработку карты загрязнения антропогенных ландшафтов г. Нальчик;

• Определение вкладов различных источников загрязнения в общее загрязнение атмосферы городских ландшафтов.

Методы исследования. Для решения задач, поставленных в диссертационной работе, использована программа УПРЗА «Эколог», разработанная фирмой «Интеграл», а также использованы методика определения выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух от автотранспортных потоков и методика расчета ожидаемых уровней транспортного шума.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые:

1. Создана база данных антропогенного загрязнения городских ландшафтов (г. Нальчик).

2. Определен вклад различных антропогенных источников выбросов загрязняющих веществ в общее загрязнение воздушного бассейна городских ландшафтов.

3. Составлены карты миграций химических элементов (загрязняющих веществ) в ландшафтах г. Нальчик.

4. Рассчитаны распределение и уровень загрязнения города-курорта Нальчик.

5. Составлена карта загрязнения антропогенных ландшафтов г. Нальчик.

Практическая значимость.

Разработанные карты миграций химических элементов (загрязняющих веществ) в ландшафтах и определение вкладов отдельных источников в общее загрязнение воздушного бассейна г. Нальчика можно использовать при разработке мероприятий по улучшению экологической ситуации города-курорта Нальчик.

Базы данных загрязнения воздушного бассейна также могут быть использованы для экологического обоснования проектов хозяйственной

деятельности человека и прогноза состояния окружающей среды города-курорта Нальчик. |

На защиту выносятся следующие результаты и положения работы:

1. Результаты исследования миграций химических элементов в антропогенных ландшафтах, поступающих в атмосферу от автотранспорта и промышленных предприятий (на примере г. Нальчика).

2. Результаты определения вкладов различных антропогенных источников выбросов загрязняющих веществ в общее загрязнение ландшафтов города Нальчик.

3. Карты миграций химических элементов (загрязняющих веществ) в ландшафтах города Нальчик.

4. Результаты расчетов физического (шумового) загрязнения территорий автодорожных ландшафтов.

5. Результаты определения уровня загрязнения города-курорта Нальчик.

Апробация работы.

Основные научные и практические результаты исследований докладывались и обсуждались на общегеофизических семинарах Высокогорного геофизического института Росгидромета (Нальчик, 2008 г.), на научной конференции «175 лет Гидрометслужбе России» (Москва, 2009г.), на IX научно-практической конференции «Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций» (г. Москва, 2009г.), на научно-практической конференции «Экологические проблемы современности» (г. Майкоп, 2009г.), на научно-практической конференции им. Федорова Е.К. (Москва, 2009г.).

По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 1 статья в издании из Перечня ВАК.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем работы составляет 188 страниц машинописного текста, включая 44 иллюстраций и 42 таблицы. Список используемой литературы составляет 144 наименования.

Автор выражает особую благодарность научному руководителю заведующему отделом физики облаков, доктору физико-математических наук Б.М. Хучунаеву за помощь и поддержку на всех этапах работы над диссертацией.

Во введении диссертационной работы обосновывается актуальность темы исследования, формулируются цель и задачи, раскрываются научная новизна и практическая ценность результатов работы, изложено краткое содержание диссертации.

В первой главе проведен анализ антропогенного загрязнения воздушного бассейна автотранспортом и промышленными предприятиями, рассмотрено влияние метеорологических параметров на состояние загрязнения воздушного бассейна, влияние загрязняющих веществ на природную среду, а также рассматриваются основные типы ландшафтов города Нальчик.

Вопросы загрязнения воздушного бассейна Нальчика ранее рассматривались в работах Разумова В.В. и Перекреста В.В. Авторы рассматривали концентрацию оксида углерода, поступающую в атмосферный воздух Нальчика от автотранспорта, а также валовые выбросы предприятий.

Анализ исследования вопроса состояния воздушного бассейна г. Нальчик показал, что не рассчитаны концентрации загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу от автотранспорта, не исследованы миграции химических элементов в природной среде, не определены вклады различных источников загрязнения в общую загрязненность города, а также не определено общее состояние воздушного бассейна г. Нальчика.

Во второй главе исследуется загрязнение воздушного бассейна автодорожных ландшафтов Нальчика.

Исследования автотранспортных потоков проводились в течение рабочих дней (март - май, 2008) в часы «пик» - с 8 до 11 часов и с 16 до 19 часов на основных улицах города Нальчик: пр. Ленина, пр. Шогенцу-кова, ул. Кирова, ул. Идарова, ул. Кабардинская, ул. Мальбахова, ул. Чернышевского; на перекрестках: Ленина-Головко, Шогенцукова-Кешокова, Идарова-Кабардинская, Мальбахова-Кирова, Кабардинская-Осетинская, Чернышевского-Толстого, Кирова-Кулиева. Для расчета использовали максимальное количество автотранспорта, проезжающего за 20-минутный период времени по автомагистрали.

Результаты подсчетов автомобильного транспорта приведены в таблице 1.

Количество автотранспорта, стоящего на перекрестках при запрещающем сигнале светофора (включая и желтый свет), приведены в таблице 2.

Из анализа наблюдений транспортного потока на автодорожных ландшафтах г. Нальчик видно, что максимальное количество автотранспорта наблюдается на улицах Мальбахова, Кабардинская, Идарова и перекрестках улиц Мальбахова-Кирова, Кабардинская-Идарова, Кабардинская-Осетинская.

Интенсивность движения автотранспортных потоков на основных улицах г. Нальчик были сравнены с данными 1997 г. (Разумов В.В.).

Таблица 1

Число движущегося автотранспортного потока за 20-минутный период времени

Число автомобилей по группам

Наименование улицы Л ГК АК гд АД Скорость движения потока, км/ч

Ло Лз МА, АФ ГК> 3,5 гд< 12 гд> 12 Легковые Грузовые Автобусы

Ленина 171 88 67 - 12 1 - - 60 40 40

Шогенцукова 270 115 51 - 3 1 - - 60 40 40

Идарова 428 148 190 11 15 12 - - 60 40 40

Мальбахова 779 531 230 10 12 - - - 60 40 40

Кабардинская 625 284 114 7 11 - - - 60 40 40

Кирова 190 61 66 - - 10 - - 60 40 40

Чернышевского 104 28 49 - 7 3 - - 60 40 40

-л

оо

Таблица 2

Число автотранспортных потоков, стоящих на перекрестках за 20-минутный период времени

Наименование перекрестка Время работы запрещающего сигнала светофора, мин Число автомобилей по группам

Л ГК АК гд АД

Ло Лз МА, АФ ГЮ> 3,5 гд< 12 гд> 12

Ленина-Головко 0,77 237 120 74 12 9 3 - -

Шогенцукова-Кешокова 1,3 424 144 115 11 10 7 - -

Идарова-Кабардинская 1,5 432 159 182 18 21 19 - -

Кабардинск.-Осетинская 0,65 553 217 121 20 24 - - -

Мальбахова-Кирова 1,15 663 238 211 22 26 - - -

Кирова-Кулиева 0,75 34 18 19 2 2 2 - -

Чернышевского-Толстого 0,33 104 28 41 - 3 2 - -

На рис. 1 приведено количество автотранспортных потоков за 1997 и 2008 годы.

Анализ динамики интенсивности движения автотранспортных потоков на основных автомагистралях города показал, что за период с 1997 г. по 2008 г. количество автотранспорта увеличилось в 1,5-4 раза.

Рис. 1. Интенсивность движения автотранспортных потоков на улицах г. Нальчик за 1997 и 2008 г.

Расчеты выбросов выполняются по методике для следующих вредных веществ, поступающих в атмосферу с отработавшими газами автомобилей: оксид углерода (СО); оксиды азота N0* (в перечете на диоксид азота); углеводороды (СН); сажа; диоксид серы (Б02); формальдегид; бенз(а)пирен.

В качестве основного программного средства при проведении расчетного мониторинга использовалась УПРЗА «Эколог», разработанная фирмой «Интеграл» (г. Санкт Петербург).

Все расчетные точки с концентрациями загрязняющих веществ были нанесены на карту г. Нальчик (построенную по данным Разумо-ва В.В.).

Получено, что по улице Мальбахова, ближе к перекрестку улиц Мальбахова - Кирова, концентрация диоксида азота превышает ПДК в 1,12 раз (рис. 2), а концентрация группы суммации диоксида азота и диоксида серы превышает ПДК в 1,16 раз, охватывая селитебные ландшафты.

Рис. 2. Карта миграции диоксида азота, поступающего в ландшафты г. Нальчик от автотранспорта (масштаб 1: 60000)

Селитебные ландшафты Индустриальные ландшафты

Лесохозяйственные ландшафты

Агроландшафты

Водохозяйственные ландшафты

Рекреационные ландшафты

Концентрация остальных загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу от автотранспорта, не превышает ПДК.

Движение транспортных средств в повседневной жизни является основным источником шума. Эквивалентные уровни звука (дБА), создаваемые транспортным потоком у фасада здания, могут быть получены путем измерений или рассчитаны на основании шумовой характеристики транспортного потока, определяемой по методике, исходя из характеристик движения и состава транспортного потока.

Доля средств грузового и общественного транспорта в потоке на проспекте Ленина составляет 19 %, на проспекте Шогенцукова 16%, на улице Идарова 28%, на ул. Мальбахова 16%, на ул. Кабардинская 13%, на ул. Кирова 26 %, на ул. Чернышевского 29%.

В таблице 3 приведены расчеты эквивалентных уровней звука, создаваемых автотранспортом у фасада здания (Ьдэкв) и у наружного ограждения здания (Ьдэкв тер.г) на улицах г. Нальчик.

Таблица 3

Эквивалентные уровни звука ЬАэКв и ЬАзкв хср.2

Наименование улицы ^Аэкв-тер^,

дБА дБА

Ленина 73 71,5

Шогенцукова 74,1 73,5

Идарова 77,2 75,7

Мальбахова 79,2 76,2

Кабардинская 77,2 76,2

Кирова 73,8 72,8

Чернышевского 72,3 71,8

Максимальный уровень звука наблюдается на улице Мальбахова, а минимальный на улице Чернышевского. По исследованным улицам наблюдается превышение санитарных нормативов по уровню шума на территориях, расположенных в непосредственной близости от автотрасс, на 15-20 дБ (в среднем для города нормальным шумом считается 55-60 дБА).

В общих чертах результаты расчетов шумового загрязнения города соответствуют данным 9-летней давности, представленным Перекрестом В.В. и Разумовым В.В. (разница в 7,2-8,8 дБА).

Полученные результаты исследования эквивалентного уровня звука сравнивались с данными центра гигиены и эпидемиологии, полученными

с помощью анализатора шума, в результате получили разницу в 2,9 - 6,3 дБА. Однако хотелось бы отметить, что шум является непостоянным, т. е. эквивалентным и в разное время суток, дня или часа может меняться на несколько дБ А.

Для уменьшения антропогенного загрязнения (как химического, так и физического) необходимо осуществлять посадку зеленых насаждений. Плотная полоса зеленых насаждений и экранизирующие сооружения, расположенные вдоль магистралей, обладают свойством усиливать вертикальные воздушные течения. Это приводит к снижению в приземном слое воздуха за этими сооружениями шума и концентраций токсичных веществ, выбрасываемых с отходящими газами автомобилей. Кроме того, зеленые насаждения обладают свойствами осаждения и биологической переработки токсичных соединений, что усиливает их защитный эффект.

Наибольшим эффектом обладает многоярусная посадка древесно-кустарниковых насаждений в сочетании с открытыми пространствами (газонами). При такой структуре примагистрального озеленения токсичные вещества, содержащиеся в воздухе, накапливаются в посадках, а также уносятся вертикальными воздушными течениями. Тем самым ограничивается их поступление в жилую застройку.

В третьей главе исследуется состояние воздушного бассейна города-курорта Нальчик. Рассматривается антропогенное загрязнение атмосферы промышленными предприятиями. Анализируется общее состояние антропогенных ландшафтов г. Нальчик.

Для расчета количества загрязняющих веществ, выбрасываемых промышленностью в атмосферный воздух, воспользовались данными инвентаризаций выбросов загрязняющих веществ в атмосферу предприятиями за 2004-2009 г.

В Нальчике расположено довольно большое количество предприятий различных отраслей промышленности. Было исследовано 72 промышленных предприятия, наиболее крупными из которых являются: ОАО «Нальчикский машиностроительный завод», ОАО «Нальчикский завод высоковольтной аппаратуры», ОАО «Гидрометаллург», ОАО «Телемеханика». Основная часть промышленных объектов расположена в северо-западной, северной и северо-восточной частях города.

Расчет концентраций загрязняющих веществ проводился по программе УПРЗА «Эколог».

Результаты расчета показали, что концентрация неорганической пыли с содержанием 20-70% диоксида кремния между улицами Тарчоко-ва и Чернышевского, ближе к улице Головко, превышает ПДК в 2,54 раза, охватывая селитебные ландшафты. На перекрестке улиц Тарчокова

- Головко концентрация неорганической пыли превышает ПДК в 1,5 раза (рис. 3).

НАЛЬЧИК

Рис. 3. Карта миграции неорганической пыли, поступающей в ландшафты г. Нальчик от промышленных предприятий (масштаб 1: 60000)

Селитебные ландшафты Индустриальные ландшафты

Лесохозяйственные ландшафты Агроландшафты Водохозяйственные ландшафты

Рекреационные ландшафты Ландшафты транспортных коммуникаций

Концентрация марганца и его соединений между улицами Щорса и Осетинская превышает ПДК в 2,2 раза, охватывая селитебные ландшафты. На перекрестке пр. Ленина и улицы Осетинская концентрация марганца и его соединений соответствует ПДК.

На улице Чеченская концентрация диоксида азота составляет 0,96 ПДК, а за городом, где нет ландшафтов жилых застроек, концентрация диоксида азота превышает ПДК в 1,26 раз (рис. 4).

На перекрестке улиц Тарчокова и Головко концентрация аммиака превышает ПДК в 1,14 раз, охватывая селитебные ландшафты.

Между улицами Кешокова и Ногмова до пересечения с улицами Мечиева и Пачева концентрация сероводорода превышает ПДК в 2,7 раз, охватывая ландшафты жилых застроек. На перекрестке улиц Пачева и Кешокова концентрация сероводорода превышает ПДК в 2 раза.

На перекрестках улиц Тарчокова - Головко и Калюжного - Кешокова концентрация углеводородов С]-С5 превышает ПДК в 4 раза, охватывая селитебные ландшафты.

Концентрация бутилацетата за улицей Тарчокова, превышает ПДК в 1,3 раза.

Между улицами Комарова и Мальбахова концентрация масла минерального нефтяного превышает ПДК в 1,37 раз, охватывая ландшафты жилых застроек.

На 1-м пром. проезде концентрация взвешенных веществ превышает ПДК в 1,82 раза. На 2-м пром. проезде концентрация взвешенных веществ превышает ПДК в 1,18 раз.

Концентрация оксида железа превышает ПДК в 2,29 раз между 1-м пром. проездом и улицей Чеченская, охватывая селитебные и индустриальные ландшафты. На перекрестке улиц Чеченская и Неделина концентрация оксида железа превышает ПДК в 1,2 раза.

На 2-м пром. проезде концентрация белого корунда превышает ПДК в 2,1 раза. На 3-м пром. проезде концентрация белого корунда превышает ПДК в 1,3 раза.

Концентрация древесной пыли между улицами Тарчокова и Чернышевского, ближе к улице Головко, превышает ПДК в 25,6 раза, охватывая селитебные ландшафты. На перекрестке улиц Тарчокова и Байсул-танова концентрация древесной пыли превышает ПДК в 2 раза.

На 1-м промышленном проезде концентрация пыли бумаги превышает ПДК в 1,32 раза.

Концентрация следующих групп суммаций превышает ПДК:

- аммиака и сероводорода (в 1,37 раз);

- диоксида азота, оксида углерода и диоксида серы (в 1,14 раз); диоксида серы, оксида углерода и фенола (в 1,85 раз);

Рис. 4. Карта миграции диоксида азота, поступающего в ландшафты г. Нальчик от промышленных предприятий (масштаб 1:60000)

Селитебные ландшафты Индустриальные ландшафты

Лесохозяйственные ландшафты

Агроландшафты

Водохозяйственные ландшафты

Рекреационные ландшафты

- диоксида азота, аммиака и оксида азота (в 1,5 раз);

- оксида углерода и неорганической пыли (в 2,58 раз).

Исключив гидрометаллургический завод из списка предприятий,

загрязняющих атмосферу, получили уменьшение количества загрязняющих веществ, т. е. загрязнение воздушного бассейна города Нальчик аммиаком и бутилацетатом не наблюдается. Концентрация остальных загрязняющих веществ уменьшилась незначительно.

Рассчитав общее количество загрязняющих веществ, поступающих в атмосферный воздух от автотранспорта и промышленных предприятий, получили, что концентрация 13 загрязняющих веществ превышает ПДК, из них 9 соединений (оксид железа, марганец и его соединения, диоксид азота, аммиак, сероводород, углеводороды СГС5, масло минеральное нефтяное, неорганическая пыль, древесная пыль) охватывают жилые районы города.

Концентрация диоксида азота по улице Мальбахова, ближе к перекрестку улиц Мальбахова - Тырнаузская, превышает ПДК в 1,46 раз, охватывая селитебные ландшафты (рис. 5). На перекрестке улиц Ахохова -Осетинская концентрация диоксида азота превышает ПДК в 1,07 раз, охватывая ландшафты жилой застройки.

Между улицами Идарова и Кабардинская концентрация диоксида азота превышает ПДК в 1,14 раз. На перекрестке улиц Кабардинская и Идарова концентрация диоксида азота составляет 0,94 ПДК. Между 1-м пром. проездом и ул. Чеченская концентрация диоксида азота превышает ПДК в 1,07 раз. В жилых районах Искожа максимальная концентрация диоксида азота составляет 0,9 ПДК. За городом, где нет жилых кварталов, концентрация диоксида азота превышает ПДК в 1,39 раз. Концентрация остальных загрязняющих веществ увеличилась незначительно.

Было проведено сравнение данных, полученных расчетным методом с инструментальными замерами. В качестве инструментальных были использованы данные, полученные Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотреб-надзором).

Для определения согласованности результатов расчетов и данных, полученных инструментальным методом, был рассчитан коэффициент корреляции. Получили, что коэффициент корреляции составляет 0,91, что показывает хорошую согласованность между данными, полученными расчетным и инструментальным методами.

Ж Ёж

Рис. 5. Карта миграции диоксида азота, поступающего в ландшафты г. Нальчик от автотранспорта и промышленных предприятий (масштаб 1:60000)

/Я:.!

Селитебные ландшафты Индустриальные ландшафты

Лесохозяйственные ландшафты

Агроландшафты

Водохозяйственные ландшафты

Рекреационные ландшафты

Однако, данные, полученные инструментальными замерами, не позволяют определить вклады различных источников загрязнения в общую загрязненность городских ландшафтов, а расчетный метод позволяет определить даже вклад отдельно взятого источника в загрязнение окружающей среды.

В таблице 4 приведены вклады промышленных предприятий и автотранспорта в общую загрязненность города.

Таблица 4

Вклады промышленных предприятий и автотранспорта в общую загрязненность города

Районы (улицы) превышений Загрязняющие вещества Вкладчики, %

Р-н Горный Аммиак, Бутилацетат Углеводороды Пыль неорг.20-70%8Ю2 Пыль древесная ОАО Гидромет»100% ОАО Гидромет» 100% 000«Ферроинжиринг групп» 100% ООО «ЗЖБИ-2» 99,9% АО «Комбинат ритуальных услуг» 99,9%

Центр Сероводород Диоксид азота МП «Горводоканал» 99,9% ОАО «Машзавод» 58,2% Автотранспорт 34,1%

Р-н ж/д вокзала Марганец и его соединения Диоксид азота ОАО «Машзавод» 99,9% Автотранспорт 63,4% АО «Телемеханика» 29,2%

Стрелка Диоксид азота Масло мин-е нефтяное Автотранспорт 95,8% АО «Каббалкавтотехобслуживание» 89,7%

Р-н Искожа Оксид железа Диоксид азота ООО «ЗЖБИ-4» 100% ООО «ЗЖБИ-4» 100% Автотранспорт 8,1%

1-й пром. проезд Оксид железа Взвешен, в-ва Пыль бумажная ООО «Росмет» 99,9% АО ЗЖБИ «Элеваторстрой» 99$% АО «Каббалкавторесурсы» 100%

2-й пром. проезд Взвешен, в-ва Белый корунд СМ«ПМК-3» 100% СМ«ПМК-3» 100%

Из таблицы видно, что в районах Стрелки (95,8%) и железнодорожного вокзала (63,4%) основной вклад в загрязнение г. Нальчик (диоксидом азота) вносит автомобильный транспорт. На других территориях города-курорта Нальчик основной вклад в загрязнение воздушного бассейна вносят промышленные предприятия.

Для того чтобы уменьшить концентрацию вредных выбросов в атмосферу, необходимо использовать очистные сооружения. Если на предприятиях АО «Каббалкавторесурсы» (в цех по переработке макулатуры),

АО «Комбинат ритуальных услуг» (в цех №2) и «СМ ПМК-3» (на участок по заготовке сан.-тех. изделий) установить циклоны (степень очистки 98 %), то концентрация пылей (бумажной, древесной, абразивной) не будет превышать ПДК.

Для оценки степени суммарного загрязнения атмосферы рядом веществ рассчитали комплексный показатель - индекс загрязнения атмосферы (ИЗА), он показывает, во сколько раз суммарный уровень загрязнения воздуха превышает допустимое значение по рассматриваемой совокупности примесей в целом.

При расчете индекса загрязнения атмосферы использовали 5 веществ, которые определяют основной вклад в создание высокого уровня загрязнения городов — марганец и его соединения, диоксид азота, формальдегид, аммиак и неорганическая пыль.

Рассчитав индекс загрязнения атмосферы Нальчика, получили, что низкий уровень загрязнения наблюдается в районе Долинска (4,8) и Вольного аула (3,7). Курортная зона (Долинск) и жилая зона Вольный Аул по значению комплексного показателя характеризуются относительно благоприятными экологическими условиями. Состав этих зон различен. В Вольном Ауле преобладают ландшафты одноэтажной жилой застройки, Курортная зона состоит из рекреационных ландшафтов в виде крупных санаторных комплексов, ландшафтов культурных лесов (городского парка) и урбанистических ландшафтов, объединяющих два подтипа: ландшафты общественной застройки и зеленых насаждений. Сближает эти зоны близость к центру города с высоким уровнем химического загрязнения и подветренное положение по отношению к имеющим до 18% повторяемости в годовом цикле ветрам с северо-востока, которые переносят вредные примеси от района сосредоточения индустриальных ландшафтов.

Повышенное загрязнение наблюдается в районе Александровки (6,3). В этом районе преобладают селитебные ландшафты одноэтажной застройки.

Высокое загрязнение наблюдается в районах Искожа (7,5), Центра (7,9), Еврейской колонки (8,3), Затишья (9,3), Стрелки (10,7), Горной (13,5). Очень высокое загрязнение наблюдается в районе железнодорожного вокзала (21,4) (рис. 6). Эти районы характеризуются зонами с достаточно неблагоприятными экологическими условиями. Урбанистические ландшафты зоны Искож состоят из ландшафтов многоэтажной жилой и общественной застройки. Сеть автодорожных ландшафтов внутри зоны редка, однако внешние транспортные магистрали обеспечивают значительное количество загрязняющих веществ. Остальные жилые зоны характеризуются различным сочетанием ландшафтов одноэтажной и мно-

гоэтажной жилой застройки, а также достаточно густой сетью автодорожных ландшафтов.

Рис. 6 Карта загрязнения антропогенных ландшафтов г. Нальчик (масштаб 1:60000)

Низкое загрязнение Повышенное загрязнение Высокое загрязнение Очень высокое загрязнение

□ □ □

□

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований получены следующие результаты, имеющие важное народнохозяйственное значение:

1. Проведены исследования антропогенных ландшафтов города-курорта Нальчик. Составлены карты миграций химических элементов в ландшафтах города. Получено, что из всех загрязняющих веществ, поступающих в городские ландшафты от промышленных предприятий и автомобильного транспорта, концентрация 13 соединений превышает ПДК. Выявлено, что из 13 загрязняющих веществ - 9 соединений охватывают селитебные ландшафты.

2. Определены вклады антропогенных источников загрязнения в общую загрязненность города. Получено, что в районах Стрелки (95,8%) и железнодорожного вокзала (63,4%) основной вклад в загрязнение г. Нальчик (диоксидом азота) вносит автомобильный транспорт. На других территориях города-курорта Нальчик основной вклад, в загрязнение городских ландшафтов, вносят промышленные предприятия.

3. Определены уровни загрязнения города-курорта Нальчик. Получено, что низкий уровень загрязнения наблюдается в районе Долинска (4,8) и Вольного аула (3,7). Эти районы характеризуются зонами с благоприятными экологическими условиями. Повышенное загрязнение наблюдается в районе Александровки (6,3). Высокое загрязнение наблюдается в районах Искожа (7,5), Центра (7,9), Еврейской колонки (8,3), Затишья (9,3), Стрелки (10,7), Горной (13,5). Очень высокое загрязнение наблюдается в районе железнодорожного вокзала (21,4). Эти районы характеризуются зонами с достаточно неблагоприятными экологическими условиями.

4. Разработана карта загрязнения антропогенных ландшафтов Нальчика.

5. Произведены оценки физического (шумового) загрязнения территорий автодорожных ландшафтов г. Нальчик. Выявлено, что на территориях, расположенных в непосредственной близости от автотрасс, по исследованным улицам наблюдается превышение санитарных нормативов по уровню шума на 15-20 дБ.

6. Сопоставление расчетных и измеренных значений шумового загрязнения показали их хорошее согласование (2,9 - 6,3 дБ).

7. Проведено сравнение концентраций загрязняющих веществ, полученных расчетным и инструментальным методами на территории г. Нальчик, получено их хорошее согласование (коэффициент корреляции составляет 0,91).

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах автора:

1. Дахова О.О. Некоторые результаты исследования загрязнения г. Нальчик автотранспортом // Экология человека: концепция факторов риска, экологической безопасности и управления рисками: сборник статей V научно-практической конференции. - Пенза.: РИО ПГСХА, 2008. -С.39 -42.

2. Дахова О.О. Загрязнение воздушного бассейна г. Нальчик автотранспортом // Известия КБНЦ РАН. - Нальчик, 2008. - №6 (26). - С.176 -181.

3. Дахова О.О. Антропогенное загрязнение воздушного бассейна г. Нальчик // IX научно-практическая конференция «Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций», (май 2009 г.). - Москва, 2009. - С.30 -31.

4. Дахова О.О. Исследование выбросов загрязняющих веществ автотранспорта в атмосфере города Нальчик // Международный научно-практический семинар. Экологические проблемы современности, (12 - 15 мая 2009 г.). - Майкоп.: ГТУ, 2009. - С.117 - 124.

5. Дахова О.О. Анализ загрязнения воздуха отработавшими газами автомобилей // Тезисы докладов Научной конференции «175 лет Гидро-метслужбе России - научные проблемы и пути их решения», (26 - 27 мая 2009 г.). - Москва, 2009.

6. Дахова О.О. Оценка качества атмосферного воздуха города Нальчик // Экология урбанизированных территорий. - Москва, 2009. - №3. -С.29-33.

7. Дахова О.О. Загрязнение воздушного бассейна г. Нальчик промышленными предприятиями // Тезисы докладов Научной конференции молодых ученых «100-летие академика Е.К. Федорова», (16-18 ноября 2009 г.). - Москва.: ИПГ, 2009. - С.23.

Сдано в набор 8.04.2010. Подписано в печать 9.04.2010. Гарнитура Times. Печать трафаретная. Формат 60х84'/16. Бумага писчая. Усл. п.л. 1. Тираж 100.

Типография ФГОУ ВПО «Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия им. В. М. Кокова» 360030 г. Нальчик, ул. Тарчокова, 1а

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Дахова, Оксана Олеговна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. Антропогенное загрязнение окружающей природной среды.

1.1. Виды и источники загрязнения природной среды.

1.2. Загрязнение атмосферного воздуха автотранспортом.

1.3. Загрязнение атмосферного воздуха промышленными предприятиями.

1.4. Влияние метеорологических параметров на состояние антропогенных ландшафтов.

1.5. Влияние загрязняющих веществ на природную среду.

1.6. Ландшафты г. Нальчик.

ГЛАВА И. Исследование загрязнения антропогенных ландшафтов автотранспортом (на примере г. Нальчик).

2.1. Климато-метеорологические характеристики города.

2.2. Исследование загрязнения автодорожных ландшафтов г. Нальчик автотранспортом.

2.3. Физическое (шумовое) загрязнение.

2.4. Шумовое загрязнение автодорожных ландшафтов (на примере г. Нальчик).

ГЛАВА III. Оценка состояния антропогенных ландшафтов города-курорта Нальчик.

3.1. Исследование загрязнения антропогенных ландшафтов г. Нальчик промышленными предприятиями.

3.2. Анализ состояния антропогенных ландшафтов г. Нальчик.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Исследование загрязнения городских антропогенных ландшафтов"

В воздушный бассейн города с выбросами промышленных предприятий и транспорта за год поступают сотни, а иногда и тысячи тонн различных вредных веществ. В зависимости от количественного и качественного состава промышленных выбросов, их периодичности, высоты, на которой они осуществляются, а также от климатических условий, определяющих перенос, рассеивание выбросов и вымывание с атмосферными осадками, от интенсивности фотохимических реакций в атмосфере формируется уровень загрязнения атмосферы [1].

В настоящее время темпы роста населения городов значительно выше общего роста населения в мире. Социально - экономическая обстановка привела к неуправляемым процессам урбанизации во многих странах. По этим причинам большинству городов характерна чрезмерная концентрация на небольшой территории: населения, автотранспорта, промышленных предприятий, что является основной причиной их сильного загрязнения.

Город Нальчик - Столица Кабардино-Балкарской Республики с населением около 300 тыс. жителей расположен в предгорьях Большого Кавказа на р. Нальчик (бассейн Терека). Географическая широта Нальчика - 43°29', географическая долгота - 43°37'. Город расположен в 1873 км к югу от Москвы. На территории Нальчика неизменных природных ландшафтов практически не осталось. В процессе развития города сформировались различные модификации антропогенных ландшафтов, в которых элементы, созданные в результате деятельности человека, в разной степени преобладают над естественными. Всего на территории Нальчика по социально-экономическим функциям выделено 7 основных типов и 17 подтипов антропогенных ландшафтов. С каждым годом в городе увеличивается количество передвижных и стационарных источников загрязнения воздуха, что сказывается не только на состоянии окружающей среды, но и на здоровье населения.

Загрязненный воздух является причиной заболеваний органов дыхания, зрения, обоняния и голосовых связок (астма, аллергия, бронхит, эмфизема и др.). Загрязнение атмосферы наносит большой экономический ущерб (повышение коррозии металлов, сокращение урожайности сельскохозяйственных культур, гибель растений и т. д.). В связи с этим возрастает актуальность исследования степени загрязнения воздушного бассейна и миграций химических элементов (загрязняющих веществ) в ландшафтах Нальчика для решения проблемы обеспечения нормальных экологических условий населению с минимальным ущербом для экономики города.

Диссертационная работа посвящена исследованию миграций химических элементов в антропогенных ландшафтах (на примере г. Нальчик).

Цель и задачи исследования.

- исследование загрязнения антропогенных ландшафтов и оценка вкладов различных антропогенных источников в общее загрязнение городских ландшафтов.

Комплекс решаемых в работе задач включает в себя:

• Оценку выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от автомобильного транспорта;

• Исследование физического (шумового) загрязнения территорий автодорожных ландшафтов;

• Сбор и систематизацию данных выбросов загрязняющих веществ промышленными предприятиями;

• Исследование миграций химических элементов (загрязняющих веществ) в антропогенных ландшафтах г. Нальчик;

• Разработку карт миграций химических элементов (загрязняющих веществ) в ландшафтах г. Нальчик;

• Разработку карты загрязнения антропогенных ландшафтов г. Нальчик;

• Определение вкладов различных источников загрязнения в общее загрязнение атмосферы городских ландшафтов.

Методы исследования. При решении поставленных в работе задач проводились натурные эксперименты по определению характеристик автотранспортных потоков. База исследования дополнена традиционными методами географических исследований: описательным, математико-статистическим, картографическим.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые:

1. Создана база данных антропогенного загрязнения городских ландшафтов (г. Нальчик).

2. Определен вклад различных антропогенных источников выбросов загрязняющих веществ в общее загрязнение воздушного бассейна городских ландшафтов.

3. Составлены карты миграций химических элементов (загрязняющих веществ) в ландшафтах г. Нальчик.

4. Рассчитаны распределение и уровень загрязнения города-курорта Нальчик.

5. Составлена карта загрязнения антропогенных ландшафтов г. Нальчик.

Практическая значимость.

Разработанные карты миграций химических элементов (загрязняющих веществ) в ландшафтах и определение вкладов отдельных источников в общее загрязнение воздушного бассейна г. Нальчика можно использовать при разработке мероприятий по улучшению экологической ситуации города-курорта Нальчик.

Базы данных загрязнения воздушного бассейна также могут быть использованы для экологического обоснования проектов хозяйственной деятельности человека и прогноза состояния окружающей среды города-курорта Нальчик.

На защиту выносятся следующие результаты и положения работы:

1. Результаты исследования миграций химических элементов в антропогенных ландшафтах, поступающих в атмосферу от автотранспорта и промышленных предприятий (на примере г. Нальчик).

2. Результаты определения вкладов различных антропогенных источников выбросов загрязняющих веществ, в общее загрязнение ландшафтов города Нальчика.

3. Результаты расчетов физического (шумового) загрязнения территорий автодорожных ландшафтов.

4. Результаты определения уровня загрязнения города-курорта Нальчик.

Апробация работы.

Основные научные и практические результаты исследований докладывались и обсуждались на общегеофизических семинарах Высокогорного геофизического института Росгидромета (Нальчик, 2008 г.), на научной конференции «175 лет Гидрометслужбе России» (Москва, 2009г.), на IX научно-практической конференции «Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций» (г. Москва, 2009г.), на научно-практической конференции «Экологические проблемы современности» (г. Майкоп, 2009г.), на научно-практической конференции им. Федорова Е.К. (Москва, 2009г.).

По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 1 статья в издании из Перечня ВАК.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения.

Заключение Диссертация по теме "Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов", Дахова, Оксана Олеговна

Выводы:

1. Получено, что из всех загрязняющих веществ, поступающих атмосферу г. Нальчик от промышленных предприятий и автомобильного транспорта, концентрация 13 загрязняющих веществ превышает ПДК. Из 13 загрязняющих соединений всего 9 соединений (оксид железа, марганец и его соединения, диоксид азота, аммиак, сероводород, углеводороды С1-С5, масло минеральное нефтяное, неорганическая и древесная пыли) охватывают селитебные ландшафты города.

2. Выявлено, что исключив гидрометаллургический завод из списка предприятий, загрязняющих атмосферу, у нас наблюдается уменьшение количества загрязняющих соединений, т. е. загрязнение городских ландшафтов аммиаком и бутилацетатом не наблюдается. Концентрация остальных загрязняющих элементов уменьшилась незначительно.

3. Рассчитано общее количество загрязняющих веществ, поступающих в городские ландшафты от автотранспорта и промышленных предприятий. С учетом закономерностей миграций химических элементов получили, что концентрация диоксида азота, в районе Стрелки, превышает ПДК в 1,46 раз, охватывая ландшафты жилых застроек. Концентрация остальных загрязняющих веществ увеличилась незначительно.

4. Проведено сравнение концентраций загрязняющих веществ, контролируемых на постах наблюдений, полученных расчетным и инструментальным методами, полученными Роспотребнадзором на территории г. Нальчик и получили их хорошее согласование (коэффициент корреляции составляет 0,91).

5. Получено, что в районах Стрелки (95,8%) и железнодорожного вокзала (63,4%) основной вклад в загрязнение ландшафтов Нальчика диоксидом азота вносит автотранспорт. На других территориях города-курорта Нальчик основной вклад, в загрязнение городских ландшафтов, вносят промышленные предприятия.

6. Из анализа концентраций загрязняющих веществ, поступающих в воздушный бассейн города, выявлено, что в 5-ти районах города (Горный, Центр, Ж/д вокзал, Стрелка, Искож) наблюдается превышение концентраций загрязняющих веществ.

7. Разработана карта загрязнения антропогенных ландшафтов города-курорта Нальчик.