Экология городской среды - Александр Челноков

Химическое загрязнение почв связано с проникновением в них веществ, изменяющих естественную концентрацию химических элементов до уровня, превышающего допустимые, следствием чего является изменение физико-химических свойств почв. Этот вид их загрязнения является наиболее распространенным, долговременным и опасным.

Биологическое загрязнение связано с проникновением в почвенную среду и размножением в ней опасных для человека организмов. Бактериологические, гельминтологические и энтомологические показатели состояния почв городских территорий определяют уровень их эпидемиологической опасности. Эти виды загрязнения подлежат контролю, прежде всего на территории селитебных и рекреационных зон.

Для городских условий загрязненные почвы рассматривают прежде всего как источник вторичного загрязнения атмосферного воздуха. На основе сопряженных геохимических и гигиенических исследований установлена возможность использования уровня химического загрязнения почв как индикатора неблагополучного состояния атмосферы и оценки степени опасности загрязнения территории для здоровья населения. Исходной величиной для оценки уровня загрязнения почв в этом случае является значение фоновой концентрации рассматриваемого вещества в почвах региона. Обычно такие подходы используют при анализе загрязнения территории тяжелыми металлами и другими токсичными элементами.

Геохимический фон – среднее содержание химического элемента в почвах по данным изучения статистических параметров его распределения. Геохимический фон является региональной или местной характеристикой почв и пород.

Участок территории, в пределах которого статистические параметры распределения химического элемента достоверно отличаются от геохимического фона, называется геохимической аномалией.

Геохимические аномалии, в пределах которых содержание загрязняющих веществ достигает концентраций, оказывающих неблагоприятное влияние на здоровье человека, называют зонами загрязнения.

Уровень загрязнения характеризуется величиной коэффициента концентрации KCi, которую определяют из соотношения

KCi  =Ci / Cфi ,

где Сi – концентрация i-гo загрязняющего вещества в почве; Cфi – фоновая концентрация i-гo загрязняющего вещества, мг/кг почвы.

Загрязнение обычно бывает полиэлементным, и для его оценки рассчитывают суммарный показатель загрязнения, представляющий собой аддитивную сумму превышений коэффициентов концентраций над фоновым уровнем:

где Кс – коэффициент концентрации /-го элемента; п – число элементов; Кс > 1.

Химические элементы, условно называемые тяжелыми металлами (свинец, цинк, медь, кадмий, ванадий и др.), не только сами являются опасными для здоровья человека, но и служат индикаторами присутствия более широкого спектра загрязняющих веществ (газов, органических соединений).

Величину суммарного показателя загрязнения почв используют для оценки уровня опасности загрязнения территории города. Значения суммарного показателя загрязнения до 16 соответствуют допустимому уровню опасности для здоровья населения; от 16 до 32 – умеренно опасному; от 32 до 128 – опасному; более 128 – чрезвычайно опасному.

Также в качестве показателя степени загрязнения почв применяется коэффициент концентрации загрязнения (ККЗ) почвы, вычисляемый по формуле

где ККЗ. – коэффициент концентрации загрязнения для /-го вещества; ПДК. – предельно-допустимая концентрация /-го вещества; х. – содержание /-го загрязняющего вещества; – фоновое содержание этого вещества в почве.

Геохимическое изучение почв в городе на регулярной основе позволяет получить пространственную структуру загрязнения селитебных территорий и выявить участки, проживание на которых сопряжено с наибольшим риском для здоровья населения.

Наибольшее внимание вызывают вопросы загрязнения почв городов тяжелыми металлами, так как их поступление в организм человека обуславливает возникновение ряда неизлечимых соматических и генетических заболеваний.

В настоящее время для многих крупных городов мира составлены картосхемы и кадастры загрязнения почв тяжелыми металлами, такими как Pb, As, Си, Zn, Cd, Ni, Hg.

В Беларуси также ведется постоянный мониторинг загрязнения почв городов тяжелыми металлами, и выявляются источники их поступления в почвы.

Также наиболее значимыми и опасными для здоровья человека загрязнителями почв города являются:

• различные формы пестицидов, привнесенные агроландшафтами, включенными в застройку, и характерные в основном для молодых по историческому времени городских территорий;

• органические отходы (жидкие сточные воды животноводческих и птицеводческих комплексов, тепличных комбинатов; промышленные органические отходы; городские сточные воды);

• соли (прежде всего хлориды натрия и кальция, попадающие в почву при зимней обработке дорог и тротуаров);

• вещества, попадающие на почву с загрязненными атмосферными осадками;

• радионуклиды.

В значительной степени загрязненность почв определяется количественным и качественным составом выбросов и сбросов, удаленностью их от источника загрязнения, особенностей источников загрязнения, основных метеорологических характеристик территории, геохимических факторов, форм рельефа.

При максимальном уровне химического загрязнения почва теряет способность к продуктивности и биологическому самоочищению, в результате чего происходит потеря всех экологически значимых функций урболитосферы и гибель урбосистемы. Почвы, формирующиеся в урбоэкосистеме, являются ее основой, так как в них замыкаются биогеохимические круговороты веществ; происходит биогеохимическое преобразование культурного насыпного слоя и трансформация поверхностных вод в грунтовые; осуществляется газообмен; обеспечивается функционирование и воспроизводство живого вещества урбо-экосистемы.

На рис. 2.2 представлена роль почвы в городских экосистемах, а также пути поступления загрязняющих веществ в почвы городов.

Для поддержания и сохранения урбоэкосистемы необходимо, с одной стороны, всячески усиливать и активизировать экологические функции деградированных городских почв и, с другой – создавать их вновь в свежем нарушенном или насыпаемом грунте при организации селитебной территории города.

Рис. 2.2. Роль почвы в городских экосистемах (Добровольский, 1997)

2.2.2. Отходы и жизнедеятельность городов

Отходы – это непригодные для производства данной продукции виды сырья, его неупотребимые остатки или возникающие в ходе технологических процессов вещества (твердые, жидкие, газообразные). Образование и прогрессирующее накопление отходов на территории городов – это объективная и неустранимая реальность современного процесса урбанизации. Известно, что в городе с населением 1 млн жителей ежегодно производится и накапливается около 3,5 млн т твердых и концентрированных отходов (осадки из отстойников и концентрат жидких отходов).

Существует ряд классификаций отходов по их составу, способам утилизации, методам удаления с территории города и др. Но все они подразделяются в зависимости от происхождения на производственные и коммунальные.

Производственные отходы (ПО) включают все виды отходов, образующиеся на промышленных предприятиях города, а коммунальные отходы (КО) – в процессе жизнедеятельности города, за исключением производственных.

Каждой тонне мусора на стадии потребления соответствует образование от 5 до Ют отходов на стадии производства и 50-100 т при получении сырья. На каждого жителя Земли приходится в среднем за год 0,2 т отходов потребления, 1,5 т всех продуктов производства и около 14 т отходов переработки сырья.

С экологической точки зрения вся масса отходов опасна. Но для человека считается опасной лишь та их часть, которая обладает тем или иным уровнем токсичности. Существуют различные оценки опасности отходов, загрязняющих землю.

Ежегодно в мире образуется от 1 до 1,5 млрд т вредных производственных и 400–450 млн т твердых бытовых отходов, загрязняющих поверхность земли. Наиболее опасны те токсичные терраполлютанты, которые и геохимически, и биохимически достаточно подвижны и могут попасть в питьевую воду или в растения, служащие пищей для человека и сельскохозяйственных животных. Это в первую очередь соединения тяжелых металлов, некоторые производные нефтепродуктов – полициклический ароматический углеводород (ПАУ) и соединения типа диоксинов, а также разнообразные синтетические яды – биоциды. Ежегодно в мире производится около 500 млн т опасных отходов. Ими загрязняются значительные земельные площади и водоемы. Например, общая площадь земель Российской Федерации, загрязненных токсичными веществами промышленного происхождения, оценивается величиной порядка 70 млн га.