Лекция 5 ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫЕ КОМПОНЕНТЫ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ

Негативное воздействие городской среды

Человек, решая задачи достижения комфортного и материального обеспечения, непрерывно воздействует на городскую среду своей деятельностью и продуктами деятельности, генерируя в городе техногенные, экологические и социальные опасности.

Техногенные опасности

Техногенные опасности создают элементы техносферы – машины, сооружения, вещества и т. в результате ошибочных или несанкционированных действий человека или групп людей.

В крупных, а тем более в крупнейших городах до сих пор сохраняется исторически сложившаяся через половица функциональных зон промышленных коммунальных, жилых. Растет число жертв от аварий (катастроф) на транспорте, промышленных и других объектах. О транспортных авариях (катастрофах) подробно написано в предыдущей главе, поэтому ниже рассмотрим аварии промышленные.

Производственные аварии (катастрофы) возникают в результате внезапного выхода из строя деталей, механизмов, машин и агрегатов либо по неосторожности человека и могут сопровождаться серьёзными нарушениями производственного процесса, взрывами, катастрофическими затоплениями, образованием очагов пожаров, радиоактивным, химическим заражением местности, увечьем и гибелью людей. Особую опасность несут аварии (катастрофы) на потенциально опасных производственных объектах: пожароопасных, взрывоопасных, гидродинамически опасных, химически опасных, радиационно опасных. На объектах промышленности возможны выбросы в атмосферу или разлив сильнодействующих ядовитых веществ. Нет гарантий и от радиационного поражения людей, связанного с возможными авариями на атомных станциях или военных объектах с ядерным оружием. Именно на этих объектах чаще всего происходят аварии (катастрофы), сопровождающиеся значительными материальными потерями, нарушением условий жизнедеятельности, увечьем и гибелью людей.

Значительным техногенным опасностям подвергается человек при попадании в зону действия технических систем, к которым относятся транспортные магистрали, зоны излучения радио- и телепередающих систем, промышленные зоны. Уровни опасного воздействия на человека в этом случае определяются характеристикой технических систем и длительностью пребывания человека в опасной зоне.

Техногенная деятельность городов и связанные с ней видоизменения среды обитания человечества повлекли за собой необходимость более пристального изучения экологической проблемы. В результате экологического неблагополучия в промышленных городах ухудшается здоровье населения, повышается уровень заболеваемости и смертности, сокращается продолжительность жизни.

Существуют меры по рациональному устройству территорий, принимаемые в целях улучшения экологической обстановки:

  • – технологические (переход на более совершенные, “чистые” технологии);
  • – технические (совершенствование устройств очистки сбросов в водоемы и выбросы в атмосферу);
  • – структурные (закрытие и вывод за пределы города производств – загрязнителей и, наоборот, развитие производств, экологически уместных для него);
  • – архитектурно-планировочные (организация промышленных зон, создание санитарно-защитных разрывов).

Негативные воздействия городской среды

(Человек, решая задачи достижения комфортного и материального обеспечения, непрерывно воздействует на городскую среду своей деятельностью и продуктами деятельности, генерируя в городе техногенные, экологические и социальные опасности

город опасность экстремальный происшествие

Техногенные опасности создают элементы техно сферы – машины, сооружения, вещества и т. в результате ошибочных или несанкционированных действий человека или групп людей.

Значительным техногенным опасностям подвергается человек при попадании в зону действия технических систем, к которым относятся транспортные магистрали, зоны излучения радио – и теплопередающих систем, промышленные зоны. Уровни опасного воздействия на человека в этом случае определяются характеристикой технических систем и длительностью пребывания человека в опасной зоне.

– технологические (переход на более совершенные, «чистые» технологии);

– технические (совершенствование устройств очистки сбросов в водоемы и выбросы в атмосферу);

– структурные (закрытие и вывод за пределы города производств – загрязнителей и, наоборот, развитие производств, экологически уместных для него);

– архитектурно – планировочные (организация промышленных зон, создание санитарно – защитных разрывов).

Целью изучения дисциплины «Экологический мониторинг городской среды» является овладение системой знаний об экологическом мониторинге городской среды, направленной на оценку и контроль состояния окружающей среды для обеспечения ее качества; освоение теории экологического мониторинга; овладение методологией и методами проведения экологического мониторинга, способностью разрабатывать стратегию экологического мониторинга городов, приобретать практические навыки и компетенции в сфере экологии. Задачи дисциплины:
1) формирование способности обосновывать и выбирать информативные показатели контролируемых свойств исследуемых природных сред (воды, воздуха, почв, растений), критерии оценки их состояния в условиях городской среды;
2) формирование способности обосновывать и выбирать методы анализа и оценки экологического состояния нарушенных природных сред;
3) формирование способности анализировать полученные данные при проведении экологического мониторинга городской среды;
4) формирование способности понимать, излагать и критически анализировать базовую информацию при анализе экологического состояния контролируемых природных сред в условиях города, прогнозировать изменение их экологического состояния.

Форма обучения заочная (дистанционная). Еженедельные занятия будут включать просмотр тематических видео-лекций и выполнение тестовых заданий с автоматизированной проверкой результатов. Важным элементом изучения дисциплины является участие в обязательном задание – творческой работе.

Курс является общеобразовательным, и рассчитан на широкую аудиторию слушателей.

Тема 1. Введение. Научные и правовые основы экологического мониторинга городов. Определение экологического мониторинга и его задачи. Естественные и антропогенные изменения окружающей среды, методы их изучения. Научные и правовые основы экологического мониторинга. Основные направления деятельности мониторинга. Классификация мониторинга. Уровни мониторинга. Государственный экологический мониторинг. Фоновый экологический мониторинг

Тема 2. Нормирование антропогенного воздействия и качества окружающей среды. Основные понятия системы нормирования качества окружающей средыи антропогенного воздействия. Виды нормирования (санитарно-гигиеническое, экологическое, на основе приемлемого риска). Классы опасности загрязняющих веществ. Токсичность веществ. Нормирование качества воды, воздуха, почв, продуктов питания. Нормирование источников воздействия. Научно-технические нормативы. Наилучшие доступные технологии.

Тема 3. Экологический мониторинг атмосферного воздуха в городской среде. Мониторинг атмосферного воздуха. Оценка качества атмосферного воздуха. Нормативы качества воздуха и показатели загрязнения. Задачи системы мониторинга атмосферного воздуха. Стационарные, маршрутные и передвижные посты наблюдений. Автоматический мониторинг стационарных источников выбросов. Мониторинг снежного покрова.

Тема 4. Экологический мониторинг водных объектов в городской среде. Экологический мониторинг водных объектов. Цели государственного мониторинга водных объектов. Виды мониторинга (режимный, оперативный, фоновый, специальный). Пространственные уровни мониторинга (локальный, территориальный, бассейновый, федеральный). Основные принципы организации и проведения режимных наблюдений. Категории пунктов наблюдений и виды выполняемых программ. Фоновые наблюдения. Система оперативного мониторинга. Дистанционные и контактные наблюдения. Специальные виды наблюдений.

Тема 5. Экологический мониторинг почв в городской среде. Экологический мониторинг почв. Мониторинг загрязнения и агрохимический мониторинг. Специфические задачи почвенного экологического мониторинга. Показатели состояния почв. Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почв населенных мест и почв сельскохозяйственного назначения. Оценка уровня химического загрязнения почв. Организация контроля качества почв.

Тема 6. Экологический мониторинг биотических компонентов городской среды. Экологические и экосистемные функции растительности. Задачи мониторинга растительного покрова. Основные параметры оценки состояния растительности. Методы выявления химического загрязнения растительности. Экологический мониторинг состава и жизнедеятельности разных экологических и систематических групп растений и животных в целях выявления антропогенного загрязнения природной среды. Методы выявления химического загрязнения компонентов экосистемы по растительному покрову. Использование биоиндикаторов при контроле загрязнения воздуха и качества поверхностных вод. Мониторинг объектов озеленения в городах. Методы прогноза изменения городских экосистем по состоянию биотических компонентов.

Тема 7. Мониторинг, регулирование и управление отходами. Классификации отходов. Влияние отходов различных производственных отраслей на экологическую обстановку в промышленных центрах РФ. Отходы ТКО – состав, мониторинг полигонов (отходящих газов, фильтрата, почв). Мониторинг мест накопления отходов. Управление отходами производства и потребления. Расширенная ответственность производителей.

Тема 8. Производственный экологический мониторинг и производственный экологический контроль. Производственный экологический контроль. Производственный экологический мониторинг. Цели и задачи производственного экологического мониторинга. Структура производственного мониторинга. Первичный учет и отчетность предприятий. Взаимодействие государственного и производственного экологического мониторинга.

Тема 9. Оценка риска здоровью населения по результатам экологического мониторинга. Управление экологическими рисками. Определение понятия, цель процедуры управления. Общая схема процесса управления экологическим риском. Оптимизация экологического риска. Расчет риска угрозы здоровью людей, обусловленного загрязняющими веществами: понятие о дополнительном риске; расчет риска при воздействии пороговых и беспороговых поллютантов; особенности расчета риска для эффектов немедленного токсического проявления и риска при хронической интоксикации.

Тема 10. Мероприятия по снижению влияния негативных факторов городской среды на здоровье населения. Российские и международные стандарты зеленого строительства. Концепция “зеленый” офис и “зеленые” рабочие места. Методы внедрения стандартов “зеленого” офиса на территории городов. Зеленые закупки. Здоровьесберегающие технологии. Экологический менеджмент. Экологическая безопасность. Экологическое просвещение.

Иметь опыт деятельности: планирования экологического мониторинга городской среды; подготовки экологической документации и отчетности по данным экологического мониторинга и результатам производственного экологического контроля.

В соответствии с Федеральным законом «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» – чрезвычайная ситуация (далее – ЧС) – обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушения условий жизнедеятельности людей.

Чрезвычайные ситуации классифицируются по различным признакам. В соответствии с постановлением Правительства РФ № 304 от 21. 2007 г. «О классификации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» по масштабам распространения и тяжести последствий ЧС природного и техногенного характера подразделяются на ЧС локального характера, ЧС муниципального характера, ЧС межмуниципального характера, ЧС регионального характера, ЧС межрегионального характера, ЧС федерального характера.

К ЧС локального характера относятся ЧС, в результате которых территория, на которой сложилась чрезвычайная ситуация и нарушены условия жизнедеятельности людей (далее – зона чрезвычайной ситуации), не выходит за пределы территории объекта, при этом количество людей, погибших или получивших ущерб здоровью (далее – количество пострадавших), составляет не более 10 человек либо размер ущерба окружающей природной среде и материальных потерь (далее – размер материального ущерба) составляет не более 100 тыс. рублей.

ЧС муниципального характера – те ЧС, в результате которых зона ЧС не выходит за пределы территории одного поселения или внутригородской территории города федерального значения, при этом количество пострадавших составляет не более 50 человек либо размер материального ущерба составляет не более 5 млн рублей, а также данная ЧС не может быть отнесена к ЧС локального характера.

К ЧС межмуниципального характера относятся ЧС, в результате которых зона ЧС затрагивает территорию двух и более поселений, внутригородских территорий города федерального значения или межселенную территорию, при этом количество пострадавших составляет более 50 человек либо размер материального ущерба составляет не более 5 млн рулей.

ЧС регионального характера – те ЧС, в результате которых зона ЧС не выходит за пределы одного субъекта РФ, при этом количество пострадавших составляет свыше 50 человек, но не более 500 человек либо размер материального ущерба составляет свыше 5 млн рублей, но не более 500 млн рублей.

К ЧС федерального характера относятся ЧС, в результате которых количество пострадавших составляет свыше 500 человек либо размер материального ущерба составляет свыше 500 млн рублей.

Лекция 5  ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫЕ КОМПОНЕНТЫ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ

По природе возникновения ЧС можно разделить на техногенные, природные, экологические, антропогенные, социальные и комбинированные.

К техногенным относятся чрезвычайные ситуации, происхождение которых связано с техническими объектами: взрывы, пожары, аварии на химически опасных объектах, выбросы радиационных веществ на радиационно опасных объектах, аварии с выбросом экологически опасных веществ, обрушение зданий, аварии на системах жизнеобеспечения, транспортные катастрофы и др.

К природным относятся ЧС, связанные с проявлением стихийных сил природы: землетрясения, цунами, наводнения, извержения вулканов, оползни, сели, ураганы, смерчи, бури, природные пожары и др.

К экологическим бедствиям (ЧС) относятся аномальные изменения состояния природной среды: загрязнения биосферы, разрушение озонового слоя, опустынивание, кислотные дожди и т.

К биологическим ЧС относятся: эпидемии, эпизоотии, эпифитотии.

К социальным ЧС – события, порождаемые обществом и происходящие в обществе: межнациональные конфликты с применением силы, терроризм, грабежи, насилия, противоречия между государствами (войны), голод и др.

Антропогенные ЧС – следствия ошибочных действий людей.

По причине возникновения ЧС делятся на случайные (непреднамеренные) и преднамеренные. К последней группе относятся террористические акты, экстремистские действия, другие умышленные действия. Большинство ЧС носят случайный характер. Однако это не значит, что возникновение и развитие ЧС не подчиняется никаким закономерностям.

По режиму времени ЧС делятся на чрезвычайные ситуации мирного времени и военного времени.

По скорости развития ЧС делятся на: внезапные (землетрясения, взрывы, транспортные аварии); стремительные (связанные с пожарами, выбросами СДЯВ, АХОВ); умеренные (паводки, наводнения, извержения вулканов и др.

Чрезвычайные ситуации характеризуются качественными и количественными критериями. К качественным критериям относятся: временной (внезапность и быстрота развития событий); социально-экологический (человеческие жертвы, выведение из хозяйственного оборота больших площадей); социально-психологический.

Лекция 5  ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫЕ КОМПОНЕНТЫ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ

Основные причины возникновения ЧС:

внутренние: сложность технологий, недостаточная квалификация персонала, проектно-конструкторские недоработки, физический и моральный износ оборудования, низкая трудовая и технологическая дисциплина;

внешние: стихийные бедствия, неожиданное прекращение подачи энергоносителей, технологических продуктов, терроризм, войны.

Характер развития ЧС.

Возникновение ЧС обусловлено наличием остаточного риска. В соответствии с концепцией остаточного риска абсолютную безопасность обеспечить невозможно. Поэтому принимается такая безопасность, которую приемлет и может обеспечить общество в данный период времени.

Условия возникновения ЧС: наличие источника риска (давления, взрывчатых, ядовитых, РВ); действия фактора риска (выброс газа, взрыв, возгорание); нахождение в очаге поражения людей, сельскохозяйственных животных и угодий.

Источники чрезвычайных ситуаций

Источниками возникновения ЧС могут быть опасные природные явления, техногенные происшествия, особо опасные инфекционные заболевания людей и животных, а также современные средства поражения.

По причине возникновения источники ЧС подразделяют на три группы: природные, антропогенные и смешанные.

Природные источники чрезвычайных ситуаций

Возникают в результате разного рода возмущений в естественной среде обитания человека и подразделяются: на геолого-геофизические, гидрометеорологические, аэрометеорологические, биологические.

Геолого-геофизические источники ЧС возникают в результате возмущения внутри и на поверхности земной коры. К ним относятся: землетрясения, извержения вулканов, оползни, сели, лавины, пыльные бури и т.

Гидрометеорологические источники ЧС формируются в гидросфере. Это, прежде всего, циклоны, цунами, штормы, наводнения и т.

Аэрометеорологические источники ЧС возникают вследствие возмущений в нижних слоях атмосферы. К ним относятся: ураганы, бури, смерчи, ливни, снегопады и т.

Биологические источники ЧС – это особо опасные инфекционные заболевания и массовые отравления людей, инфекционные заболевания сельскохозяйственных животных и растений, массовое распространение вредителей и т.

Антропогенные источники чрезвычайных ситуаций

Возникают в искусственной среде обитания, созданной человеком, и подразделяются на две группы: техногенные и социальные.

К техногенным источникам ЧС относятся, прежде всего, пожары, аварии на радиационно и химически опасных объектах, транспорте, инженерных сетях, гидротехнических и других объектах жизнеобеспечения.

Социальные источники ЧС включают в себя вооруженные столкновения на почве межгосударственных, межнациональных, межрелигиозных конфликтов; терроризм, преступность, наркоманию и т.

Смешанные источники чрезвычайных ситуаций

Обусловлены активным антропогенным воздействием на окружающую среду, под влиянием которого возникают новые или усиленно развиваются существующие природные источники ЧС. К ним относятся источники ЧС, связанные с изменением состояния суши, атмосферы, гидросферы, вследствие негативного воздействия человека на биосферу и др.

Петров С. 1

Сенников И. 1

Петров Б. 11 ГБОУ ВПО «Кировская ГМА» Минздрава РоссииВ работе приведены материалы исследования по изучению влияния экологических факторов городской среды на заболеваемость взрослого населения г. Кирова болезнями системы кровообращения. Методом выделения главных компонент определены 3 фактора, объясняющих 86 % полной дисперсии переменных. Среди выделенных факторов основная нагрузка (45 % дисперсии) приходится на фактор химического загрязнения атмосферного воздуха и почвы, оказывающего сильное влияние как на общий уровень распространенности болезней системы кровообращения (r = 0,84), так и на уровни распространенности отдельных нозологических форм (болезни, характеризующиеся повышенным кровяным давлением – r = 0,91, цереброваскулярные болезни – r = 0,87, ишемическая болезнь сердца – r = 0,73). Факторы, характеризующие качество водопроводной воды (29 % дисперсии), акустическую и электромагнитную нагрузки (12 % дисперсии) оказывают влияние средней силы на общий уровень распространенности болезней системы кровообращения (r = 0,51 и r = 0,56 соответственно) и на уровни распространенности отдельных нозологических форм (r = 0,52 – 0,65). При детальной характеристике многокомпонентного химического загрязнения атмосферного воздуха на исследуемой городской территории установлена ведущая роль в формировании болезней системы кровообращения фактора техногенной химической нагрузки, ассоциированного с взвешенными веществами, оксидами серы и азота (r = 0,70 – 0,78). химическое загрязнение атмосферного воздуха и почвыкачество питьевой водызаболеваемость болезнями системы кровообращения1. Владимиров Ю. Свободные радикалы и антиоксиданты / Ю. Владимиров // Вестник РАМН. – 1998. – № 7. – С. 43–51. Кушаковский М. Метаболические болезни сердца. – Спб: Фолиант. –2000. – 127 с. Ланкин В. Свободнорадикальные процессы при заболеваниях сердечно-сосудистой системы / В. Ланкин, А. Тихазе, Ю. Беленков // Кардиология. – 2000. – № 7. – С. 48–61. Петров С. Исследование биологического действия летучей золы в составе пылегазовой смеси / С. Петров, Б. Петров, П. Цапок, Т. Шешунова // Экология человека. – 2009. – № 12. – С. 13–16. Петров С. Медико-экологические аспекты охраны атмосферного воздуха в районах размещения теплоэлектроцентралей (монография). – Киров, 2010. – 222 с. Петров Б. Исследование по оценке влияния экологических факторов городской среды на здоровье населения / Б. Петров, И. Сенников // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 7. – Ч. – С. 349–352. Халафян А. Современные статистические методы медицинских исследований / А. Халафян // Ростов-на-Дону, 2008. – 320 c.

Болезни системы кровообращения (БСК) являются одной из основных медико-социальных проблем на урбанизированных территориях в связи с высокой заболеваемостью, инвалидностью и смертностью. Учитывая многофакторность формирования и развития болезней системы кровообращения, важным аспектом оценки риска является определение структуры детерминирующих факторов, в том числе экологических.

Целью настоящего исследования являлось изучение влияния экологических факторов городской среды (химическое загрязнение атмосферного воздуха и почвы, качество питьевой воды, уличный шум, электромагнитные поля) на заболеваемость взрослого населения г. Кирова болезнями системы кровообращения.

В задачи исследования входило проведение гигиенического районирования городской территории по уровням интенсивности экологических факторов, статистического анализа с установлением причинно-следственных связей в системе «экологические факторы – взрослое население – болезни системы кровообращения».

Материалы и методы исследования

Заболеваемость взрослого населения БСК изучалась путем анализа данных учета всех случаев обращений за медицинской помощью в городские учреждения здравоохранения (ф. № 12). Сбор информации проведен в поликлиниках, обслуживающих население районов, ранжированных по уровням интенсивности экологических факторов.

Результаты исследования и их обсуждение

Как видно из приведенных в табл. 1 данных, при характеристике экологических факторов городской территории методом выделения главных компонент определены 3 фактора, объясняющие 86 % полной дисперсии переменных – 45 %, 29 % и 12 % соответственно.

Основная нагрузка для фактора № 1 приходится на уровень химического загрязнения атмосферного воздуха и почвы. Эти показатели имеют тесную связь между собой и могут быть представлены как один фактор, характеризующий уровень техногенной нагрузки химической природы. На данный фактор приходится наибольший процент дисперсии (45 %), и он сильно влияет на уровень распространенности болезней системы кровообращения.

Для фактора № 2 основная нагрузка приходится на уровень химического загрязнения воды, что позволяет представить его как фактор, характеризующий качество водопроводной питьевой воды. Данный фактор имеет относительно низкий процент дисперсии (29 %) и оказывает влияние средней силы на уровень распространенности болезней системы кровообращения.

На фактор № 3, который характеризует уровень техногенной нагрузки физической природы (шум, ЭМП), приходится наиболее низкий процент дисперсии (12 %), и он оказывает влияние средней силы на уровень распространенности болезней системы кровообращения.

В табл. 2 представлена характеристика связи факторов и уровня заболеваемости болезнями системы кровообращения по отдельным нозологическим формам.

Факторные нагрузки на выделенные компоненты

Влияние выделенных факторов на уровень распространенности болезней системы кровообращения по отдельным нозологическим формам

Как видно из данной таблицы наблюдается статистически значимая, прямая корреляционная связь выделенных факторов на распространенность всех представленных нозологических форм БСК, кроме хронических ревматических болезней сердца. Наибольшее влияние на распространенность БСК оказывает фактор № 1, имеющий сильную корреляционную связь с болезнями, характеризующимися повышенным кровяным давлением, цереброваскулярными болезнями и связь средней силы с ишемической болезнью сердца. Уровни статистической значимости коэффициентов корреляции свидетельствуют о сочетанном влиянии выделенных факторов на формирование болезней системы кровообращения среди взрослого городского населения. Таким образом, результаты факторного анализа свидетельствуют о доминирующем влиянии на формирование БСК фактора техногенной химической нагрузки. При детальной характеристике многокомпонентного аэротехногенного загрязнения исследуемой городской территории методом выделения главных компонент определены 3 фактора, объясняющие 81 % полной дисперсии переменных – 55 %, 17 % и 9 % соответственно. C фактором № 1 наибольшую корреляцию имеют концентрации в атмосферном воздухе взвешенных веществ, оксидов серы и азота, с фактором № 2 – концентрации ароматических углеводородов, с фактором № 3 – концентрации фенола. В табл. 3 представлена характеристика связей выделенных химических факторных групп и уровней заболеваемости БСК по отдельным нозологическим формам. Как видно из данной таблицы, ведущая роль в формировании БСК принадлежит фактору № 1 (сильная, прямая корреляционная связь), ассоциированного с взвешенными веществами, оксидами серы и азота. В отношении болезней, характеризующихся повышенным кровяным давлением, наблюдается сочетанное влияние факторов № 1 и № 2, однако с фактором № 2 наблюдается связь средней силы. Вероятно, одной из причин доминирующего влияния данных факторов является выраженная способность взвешенных веществ сорбировать токсичные газообразные соединения с образованием пылегазовых композиций. Немцов Б. , д. , профессор, заведующий кафедрой госпитальной терапии Кировской госмедакадемии, г. Киров;Спицин А. , д. , профессор, заведующий кафедрой патологической физиологии Кировской госмедакадемии, г. Киров.

Библиографическая ссылка

Лекция 5  ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫЕ КОМПОНЕНТЫ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

Под техногенезом понимают преобразование ландшафтов и его компонентов под воздействием хозяйственной деятельности человека с использованием машин, приборов и технологий. Совокупность геохимических и минералогических процессов, вызванных деятельностью человека, образует техногенные геохимические процессы. С техногенезом тесно связана техногенная миграция веществ и элементов, которая протекает в техногенной системе. Техногенная миграция химических элементов – одна из четырех форм их перемещения наряду с механической, физико-химической (водной), биогенной и атмосферной миграцией.

Основу техногенной геохимической миграции заложили в начале XX века В. Вернадский и А. Ферсман. Было выявлено, как зависит использование элемента от его положения в периодической системе, размеров атомов и ионов, величины кларков. Часть Земли, охваченную техногенезом, В. Вернадский предложил называть ноосферой. Своеобразие ноосферы определяется приоритетом техногенной миграции над другими ее формами, а также постоянным ускорением миграции атомов (за десятки лет рассеиваются по земной поверхности месторождения полезных ископаемых, которые формировались природой миллионы лет, ежегодно из недр извлекается больше металлов, чем выносится речным стоком и т.

Влияние человека на ландшафты проявлялось с доисторических времен, однако наиболее существенные изменения круговорота элементов под влиянием антропогенных факторов стали заметны во второй половине XX века. Изъятие из недр и накопление на земной поверхности большого количества многих ве­ществ обусловило сдвиги некогда доста­точно устойчивого равновесия между природными процессами и биоло­гической эволюцией. Дальнейшее развитие общества возможно лишь при должной оптимизации геохимических условий. Зачастую при поиске путей таких изменений техногенные процессы рассматриваются как нежелательные, чуждые природе. Вернадский показал, что деятельность человека – это факт природного явления, закономерного и обусловленного эволюционным развитием биосферы как среды «жизни и разума». И поэтому многие экологические проблемы могут быть решены путем разумного управления техногенной миграцией.

Все техногенные геохимические процессы, согласно Н. Касимову и А. Перельману, могут быть условно разделены на две группы:

· унаследованные от биосферы, хотя и претерпевшие изменения;

· чуждые биосфере, не существовавшие в ней ранее.

Как и в природных ландшафтах, на территории городов протекает биологический круговорот, элементы мигрируют в атмосферном воздухе и в водах, концентрируются в почвах и донных отложениях водоемов. Процессы же второй группы протекают в резком противоречии с природными условиями. Характерное для современного природопользования металлическое состояние Fe, Al, Cu, Zn не соответствует физико-химическим условиям земной поверхности, и приходится тратить много энергии, чтобы получать и поддерживать металлы в свободном виде.

Использование минерального сырья и сжигание органического вещества для получения энергии резко усилили выход элементов, содержавшихся в литосфере в неактивном виде, в такое состояние, когда они легко участвуют в процессах обмена между абиотическими и биотически­ми компонентами экосистем. Элементы, которые наиме­нее распространены в природе и фактически неподвижны из-за низ­кой растворимости их соединений, являются наиболее токсичными для живых организмов. Поскольку горнодо­бывающая промышленность и металлургия извлекают именно эти элементы, деятельность человека оказывает самое значительное и все усиливающееся воздействие на естественный круговорот этих эле­ментов и их взаимодействие с живыми организмами (рис.

В последние десятилетия все больше производится химических соединений ранее в ландшафтной сфере не существовавших и обладающих свойствами не присущими природным материалам (искусственные полимеры, пластмассы, пестициды и др. Новым явлением стало получение радиоактивных изотопов, производство атомной энергии. Такие процессы перемещения вещества как экспорт-импорт подчиняются социальным законам. Для анализа подобных процессов и их оптимизации разрабатываются новые научные подходы.

Лекция 5  ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫЕ КОМПОНЕНТЫ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ

Классификация техногенных геохимических процессов на урбанизированных территориях. Техногенные геохимические процессы обусловлены хозяйственной деятельностью человека. Они могут иметь механическую, физико-химическую или биогеохимическую природу. Многие процессы возникли только в результате человеческой деятельности (получение металлов в свободном виде; синтез веществ, неизвестных в природе; производство радиоактивных изотопов и т.

Техногенные источники в урбанизированных системах. Влияние техногенеза на геохимические процессы в городах в значительной мере определяется количеством источников эмиссии техногенных веществ, их видом, мощностью, а также взаимным расположением. Особенность крупных городов – наложение зон воздействия различных производств и видов хозяйственной деятельности, что приводит к формированию сложных по составу и структуре техногенных геохимических аномалий.

К техногенным источникам в городах относятся промышленные предприятия (стационарные источники), транспорт, коммуникационные системы, коммунальное хозяйство. Техногенные вещества поступают от них в городскую среду в составе потоков трех видов: 1) выбросов в атмосферу от стационарных и передвижных источников, 2) сточных вод, 3) твердых и жидких отходов. Иногда вещества всех этих потоков объединяют под названием «техногенные отходы».

Рис. Геохимическая классификация техногенных процессов (по Н. Солнцевой)

Выбросы пыли характерны практически для всех видов промышленной деятельности. Особенно много поступает ее в атмосферу городов от предприятий черной и цветной металлургии, машиностроительных заводов с литейными, кузнечнопрессовыми и механическими цехами, заводов по выпуску строительных материалов. Пыль при этом состоит из мельчайших частиц топлива, металлов, обрабатываемых материалов, обогащенных оксидами Fe, Mg, Mn, а также ряда токсичных металлов: Zn, Pb, W, Sb, Ni, Sn, Ag и др.

Количество пыли, поступающей от энергоустановок, в значительной мере зависит от вида топлива: при сжигании мазута образуется на два порядка меньше твердых частиц, чем при сжигании угля, газа – в десятки раз меньше частиц, чем при сжигании мазута.

Предприятия химии и нефтехимии выбрасывают в атмосферный воздух преимущественно газообразные соединения (оксиды азота, углерода, серы, углеводороды, фенолы и др. ), концентрации которых в отходящих газах иногда превышают допустимые нормы для атмосферного воздуха городов в десятки-сотни раз.

Основное количество примесей в атмосферный воздух городов поступает от автомобильного транспорта (в г. Минске – до 80 %). Наиболее опасные компоненты выхлопных газов – это оксиды углерода и азота, недогоревшие углеводороды, пыль от истирания шин содержит Pb, Zn, Cd.

Отходы. Это понятие объединяет преднамеренно собираемые твердые производственные отходы (ТПО) и твердые коммунальные отходы (ТКО), а также осадки сточных вод (ОСВ), образующиеся на очистных сооружениях. В странах с развитой экономикой образуется до 3–5 т промышленных и 300–400 кг коммунальных отходов на человека в год.

Производственные отходы разнообразны как по видам, так и по химическому составу. Наибольшее количество отходов образуются на металлургических комбинатах, горнодобывающих предприятиях, теплоэлектростанциях, работающих на твердом топливе, предприятиях тяжелого машиностроения. Это шлаки, зола, горелая земля, отходы минерального сырья. Такие отходы объемны, однако не содержат токсичных элементов в высоких концентрациях. Так, шлаки металлургии состоят, преимущественно, из оксидов Si, Al, Ca, Mg, Fe, Mn, в них также могут концентрироваться Cr и V; в отходах цветной металлургии – Cu, Zn, Pb.

Наиболее токсичные отходы образуются хоть и в небольших количествах, но повсеместно на машиностроительных предприятиях. Это осадки физико-химической очистки гальванических стоков. В них содержатся в очень высоких концентрациях Cu, Cr, Ni, Zn, Cd, Sn, реже – Ag и Pb. Этими же элементами обогащены шламы от производства красителей, пластмасс, бумажная пыль типографий. Отходы кожевенного производства выделяются высоким содержанием соединений Cr. Коммунально-бытовые отходы и осадки сточных вод по степени концентрации и комплексу химических элементов не уступают промышленным отходам.

Большое число и неравномерность размещения техногенных источников на территории городов обусловливают сложную конфигурацию полей распределения химических элементов в компонентах городской среды.

При изучении природно-техногенных систем большое значение придается определению их геохимической устойчивости. Данное понятие в географической литературе трактуется двояко:

· устойчивость как способность системы противостоять техногенным воздействиям и сохранять нормальное функционирование,

При выполнении мелкомасштабного картографирования технобиогеомов М. Глазовская систематизировала факторы, отвечающие за направленность геохимических процессов. Выделены три группы факторов геохимической устойчивости с определенным набором показателей:

Факторы, определяющие возможную интенсивность выноса и рассеяния продуктов техногенеза (из атмосферы, почв, вод). Показатели: количество осадков, испаряемость, скорость и направление ветра, суммарный годовой сток, особенности рельефа, литологический состав пород и др.

Факторы, определяющие интенсивность метаболизма (разложения) продуктов техногенеза. Показатели: сумма солнечной радиации, величина ультрафиолетовой радиации, сумма t > 100C, количество дней с грозами, ежегодный растительный опад и др.

Факторы, определяющие возможность и интенсивность закрепления в ландшафтах продуктов техногенеза или их метаболитов. Показатели: годовое количество и продолжительность туманов, кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные условия в почвах и водах, количество органического вещества, сорбционная емкость почв, наличие геохимических барьеров.

При избыточном поступлении продуктов техногенеза в природно-техногенных системах формируются техногенные геохимические аномалии. Под аномалией понимают некоторое пространство, в пределах которого концентрации элементов в природных компонентах (атмосферном воздухе, водах, почвах, растениях) превышают достоверно установленные природные фоновые значения. По охвату территории аномалии могут быть глобальными, региональными или локальными. Глобальная аномалия связана, например, с повышенным содержанием в атмосферном воздухе СО2. Техногенные аномалии регионального масштаба формируются в результате чрезмерного внесения на поля минеральных удобрений, крупных производственных аварий (например, на Чернобыльской атомной электростанции), выпадения атмосферных осадков, загрязненных техногенными соединениями, и др. Локальные аномалии приурочены к местным техногенным источникам – заводам, электростанциям, накопителям отходов. По среде образования техногенные аномалии делятся на лито- и педогеохимические (в почвах, породах, техногенных грунтах), гидрохимические и гидрогеохимические (в поверхностных и подземных водах, соответственно), атмогеохимические (в атмосферном воздухе, снеге), биогеохимические (в биоте).

Оценка геохимической аномальности техногенно измененного объекта обычно основывается на сопоставлении его химического состава с фоновыми аналогами. Для этого используется показатель коэффициент обогащения (техногенной концентрации)Kc, показывающий, во сколько раз содержание элемента в данном объекте (загрязненной почве, субстрате золоотвала, растительности города и др. ) выше его содержания в фоновом природном компоненте (почвах, растениях и др. ): Kc = Сi / Сф, где Сi – концентрация элемента в изучаемом компоненте городского ландшафта, Сф – концентрация этого же элемента на фоновой территории, расположенной на достаточном удалении от техногенных источников.

На измененных (загрязненных) техногенезом территориях, как правило, аномальные содержания в компонентах среды характерны для целого ряда химических элементов, который в таких случаях называют ассоциацией элементов-загрязнителей. Интенсивность загрязнения объекта (например, почвы) ассоциацией элементов отражает суммарный показатель загрязнения (Zс):

Zс = ∑ Kc – (n–1),

где Kc – коэффициент техногенной концентрации элементов, величина которых превышает значение 1,5; n – число элементов с Kc > 1,5.

На основе суммарного показателя загрязнения разработана ориентировочная шкала оценки эколого-геохимического состояния почв (табл.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *