Материал: Литвенкова И.А. Экология городской среды Урбоэкология

Сравнительная характеристика физических полей городской территории (по Коффу, 1990)

Воздействие вибрационного поля на литогенную основу городской сре­ды различно в зависимости от типа пород, на которые воздействует вибра­ция. При предрасположении массива пород к проявле­нию таких геологических процессов, как оползни, обвалы, карст, плывун­ные явления, воздействие вибрации может вызвать подвижки пород и тем самым значительно усилить интенсивность и отрицательные последствия этих явлений. Основным источником вибрации по отношению к литогенной основе территории и инженерным объектам, находящимся в ней, являются транс­портные магистрали. В качестве верхнего предела допустимого вибрацион­ного воздействия на геологическую среду принимается 73 дБА, что соответствует скорости перемещения частиц породы примерно 225 • 10^-6 м/с. Эти условия создаются, когда наряду с автомобильным транспортом или незави­симо от него функционирует рельсовый транспорт с регулярным движением.

Тепловое загрязнение геологической среды в городах представляет собой повышение ее температуры относительно естественных значений. На территории большого города нарушение температурного режима может наблюдаться до глубины 100—150 м и более. При этом на горизонтах 10—30 м наблюдается тенденция к расширению по площади геотермических анома­лий с повышением на 2—6 °С фоновых значений температуры горных пород и подземных вод.

Под влиянием избыточного тепла может происходить локальное просу­шивание пород с изменением их прочности. С повышением температуры грунтовых вод возрастает скорость химических реакций в зоне их контакта с материалами подземных сооружений. Установлено, что скорость коррозии строительных марок стали линейно возрастает при изменении температуры от 0 до 80 °С. Увеличение температуры пород и подземных вод активизирует деятельность микроорганизмов, являющихся агентами биокоррозии. Наибо­лее распространенными источниками теплового загрязнения геологической среды городских территорий являются магистральные теплопроводы и сети горячего водоснабжения.

Электрическое поле блуждающих токов в земле связано с рельсовым элек­тротранспортом. Воздействие его выражается в повышении коррозионной активности среды. Опасность коррозии возникает при плотности блуждаю­щих токов 5—10^-5 А/м², тогда как реально наблюдаемая их плотность в горо­дах в 200 раз выше. При высоком уровне электрического воздействия ско­рость коррозии стали составляет до 2 мм в год, а сроки безаварийной службы трубопроводов сокращаются вдвое. Утечки из трубопроводов в свою очередь служат новыми источниками загрязнения геологической среды городов.

Биологическое загрязнение связано с привнесением в почву и размножением в ней опасных для человека организмов. Основной причиной биологического загрязнения почв в городе является поступление экскрементов выгуливаемых домашних животных. Например, в Москве в среднем на территории жилых микрорайонов, скверов и небольших парков приходится около 5-7 кг/м² экскрементов в год. Уровень эпидемиологической опасности почв города характеризуют показатели санитарного состояния почвы:

- Санитарно-химические: санитарное число (отношение содержания белкового азота к общему органическому), содержание азота аммонийного, азота нитратного, хлоридов, пестицидов, тяжелых металлов, нефти, нефтепродуктов, фенолов летучих, сернистых соединений, pH, радиоактивные вещества и некоторые другие показатели.

- Санитарно-гельминтологические – жизнеспособные яйца и личинки гельминтов, экз./г почвы (0 – чистая почва, до 10 – слабо загрязненная, 11-100 - загрязненная, более 100 – сильно загрязненная).

- Санитарно-энтомологические характеризуют наличие или отсутствие личинок и куколок мух, экз./кг почвы (0 – чистая почва, до 10 – слабо загрязненная, 10-25 – загрязненная, более 25 - сильно загрязненная).

- Санитарно-бактериологические показатели. Для определения бактериального загрязнения пользуются титрами (титр – содержание чего-либо в единице объема) микроорганизмов, определяемых по специальной методике. В качестве тест-объекта используют «коли-титр», т.е. количество клеток кишечной палочки, которые свидетельствуют о развитии другой более опасной патогенной микрофлоры. В странах Европейского сообщества в качестве титра используют фекальный стафилококк.

Для городских территорий характерно изменение качественного и количественного состава микроорганизмов в почвенном покрове. В грунтах, цементе и кирпичах активно развиваются патогенные микроорганизмы. На поверхностях городских сооружений, благодаря выпадению кислотных осадков, активно размножаются бактерии, разрушающие камень, бетон и деревянные покрытия. Зачастую представители этих видов микроорганизмов вызывают аллергические реакции у людей. По сравнению с естественными почвами в городских почвах резко снижено содержание мицелия грибов, основных почвообразующих организмов – деструкторов органических остатков. При этом ухудшаются условия роста растений. Доля бактерий в почвенной биомассе увеличивается. Увеличивается также доля эвритопных микроскопических грибов. Формируются более упрощенные по вертикальной структуре, чем в естественных условиях, микробокомплексы. На поверхности почвы увеличивается присутствие фитопатогенных грибов. Характерен, особенно для краевых придорожных зон «феномен аккумуляции темноокрашенных грибов» - накопление темноокрашенных микроорганизмов, которые благодаря наличию в их клеточных стенках меланиновых пигментов резистентных к ряду экстремальных экологических факторов.

3. Мероприятия по улучшению и защите почв в условиях городской среды.

Городские почвы нуждаются в постоянном проведении мероприятий, направленных на поддержание способности почв выполнять свои основные экологические функции. При градостроительстве необходимо ограничивать «запечатывание» почв и сохранить сеть соединенных между собой озелененных зон, преимущественно сохраняющих специфику природных экосистем.

Сохранение почвенного слоя при инженерно-строительной деятельности. Не­обходимым условием создания в городе благоприятной среды проживания человека с достаточным количеством зеленых насаждений является бережное отношение к плодородному слою почвы. Интенсивная инженерно-строительная деятельность в пределах городских агломераций включает большой объем земляных работ (прокладка дорог, коммуникаций, рытье котлованов под фундаменты, мелиоративные работы и т.д.), при выполнении которых страдает почвенный слой. Для его сохранения необходимо проводить обязательное снятие плодородного и потенциально плодородного слоя почвы отдельно от подстилающих слоев на всех категори­ях земель. Мощность снимаемого слоя почвы определяется уровнем плодородия малопродуктивных угодий, подлежащих землеванию в данном районе. Если снятый плодородный слой не используется сразу же для землевания или рекультивационных работ, проводят его селективное складирование в виде бур­тов, откосы и поверхность которых при длительном хранении (сроком более 2 лет) засевают травами.

Если санитарные показатели плодородного слоя соответствуют требованиям, предъявляемым к почвам сельскохозяйственных территорий, снятый плодородный слой почвы может быть использован для восстановления эродированных почв сельскохозяйственной зоны.

Поскольку почвы в городе часто загрязнены токсикантами, необходимо производить закрепление их поверхности посевом трав во избежание вторич­ного загрязнения атмосферы.

Мелиорация загрязненных почв. Для восстановления почв, сильно загрязненных тяжелыми металлами и другими токсичными веществами, нет универсальной методики. Действие каждого метода обработки зависит от особенностей почвы и специфики произрастающих на ней растений. Поэтому для каждого случая необходимы специальные исследования. Самыми распространенными методами восстановления почв, загрязненных ме­таллами, является выщелачивание легкоподвижных элементов из почв путем их промывки и перевод катионов тяжелых металлов и микроэлементов в трудноподвижные формы внесением извести и фосфатов с добавкой органических веществ. Однако иммобилизация микроэлементов при этом достигается не всегда, так как металлы, присутствующие в почве в форме сложных органических комплексов, даже после сильного известкования могут сохранять подвижность.

Кроме способов физико-химической обработки загрязненных металлами почв, используют перемешивание верхнего слоя с незагрязненной почвой или снятие верхнего загрязненного слоя и засыпку привозным незагрязненным грунтом.

Для восстановления почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, используют методы микробиологической очистки и обработку почв негашеной известью с поверхностно-активными веществами.

Рекультивация земель промышленных агломераций. Городские агломерации крупных промышленных центров нередко включают участки техноген­ного ландшафта, т.е. территорий, основные особенности которых, выражен­ные, прежде всего в рельефе, связаны с добычей и переработкой полезных ископаемых. Пространственно техногенный ландшафт часто сочетается с урболандшафтом. Завершающим этапом производственных процессов, которые приводят к нарушению почвенного покрова, является рекультивация земель. Направления рекультивационных работ могут быть различными, например, рекреационное (создание зон отдыха, туристических баз и др), водохозяйственное, строительное и др.

Применяемая в городе система создания почвенного слоя при производстве работ по благоустройству и озеленению не дает положительного результата из-за неучета особенностей строения и функционирования почвенной толщи в условиях города. При подсыпке только торфяной смеси на поверхность грунта и замене грунта в посадочных ямах создаются первичные почвы (конструктоземы) не способные к саморазвитию. Биологический ресурс таких грунтов исчерпывается за 2-3 года. В связи с этим необходима разработка методов реконструкции почвенного покрова в городе, для применения как при проведении работ по созданию нового озеленения, так и на территориях с уже имеющейся системой зеленых насаждений.

Тема 6 экология водной среды города

1. Водные объекты городов, их функции.

2. Проблемы водопотребления в городах. Централизованное и децентрализованное водоснабжение.

3. Источники воздействия на водные объекты в условиях городской среды.

4. Системы водоотведения и очистки сточных вод.

5. Оценка качества воды на основе экологической безопасности водопользования.

6. Методы защиты и восстановления поверхностных и подземных вод на урбанизированных территориях.

1. Водные объекты городов, их функции.

К водным объектам, расположенным в городской черте, относятся водотоки, водоемы, моря, подземные воды. Водотоки подразделяются на реки, каналы, ручьи; водоемы – на озера, водохранилища, пруды; моря на открытые и внутренние.

Водотоки. Реки подразделяются на малые, средние и большие. Примерные классификационные признаки рек приведены в таблице 6.

Таблица 6

Классификация городских рек по размеру

* в непаводковый период.

Городские каналы — искусственные водотоки, прокладываемые для судоходства, переброски стока рек или для предотвращения наводнений при сгонно-нагонных явлениях. Русло канала устраивается из железобетона, реже из каменной кладки, в отдельных местах канал забирается в трубу.

Ручьи — небольшие водотоки, берущие начало от родников.

Водоемы по размеру подразделяются на 4 категории. Примерные классификационные признаки водоемов приведены в таблице 7.

При расчетах, связанных с прогнозированием водности и качества воды водоемов, используется информация о колебаниях уровня воды и величине водообмена. Величину колебаний уровня воды озер и водохранилищ определяют по разности меж­ду наибольшими и наименьшими уровнями, наблюдающимися за много­летний период. Колебания уровня поверхности водоема до 3 м относятся к малым, от 3 до 20 м — к средним, свыше 20 м — к большим колебаниям уровня. Интенсивной считается кратность водообмена за год, равная 5, уме­ренной — от 5 до 0,1, замедленной — до 0,1.

Таблица 7

Классификация водоемов по морфометрическим параметрам