VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Процесс урбанизации (быстрый рост городов и городского населения) относится к категории важнейших глобальных изменений. Чрезвычайным, хотя и все более типичным явлением, становятся крупнейшие города (мегаполисы). Эти сверхгорода и прилегающие к ним территории подвергаются значительной антропогенной нагрузке, во многих случаях в течение столетий [3]. Сейчас в мире насчитывается 28 мегаполисов - городов и агломераций с населением более 10 млн. человек [9],Москва - один из них.

Степень техногенной нагрузки городских территориальных систем чрезвычайно высока. Функционирование на ограниченной территории города практически всех существующих видов антропогенного загрязнения в условиях высокой концентрации людей приводит к крайне существенному повышению степени экологического риска для всех компонентов окружающей среды: воздуха, растительности, почвы, водных объектов, увеличивает шумовое загрязнение, что отрицательно сказывается на здоровье и качестве жизни населения [14].

Целью данного исследования является оценка экологического состояния окружающей среды  селитебной территории мегаполиса на примере районаГольяново г. Москвы.

Район Гольяноворасположен в Восточном административном округе Москвы между Щёлковским шоссе и парком Лосиный Остров, примыкает к МКАД. Общая площадь района составляет 14,99 км², население Гольяново составляет 158 тыс. человек. На территории района можно выделить несколько функциональных зон: в западной части располагается часть промышленной зоны «Калошино», к рекреационной зоне относятся часть национального парка Лосиный остров и Гольяновский парк, а оставшаяся часть района относится к селитебной территории. Негативное влияние на экологическую обстановку в районе оказывают две крупные транспортные магистрали - Щёлковское шоссе и МКАД.

Исследуемый участок расположен на территории района Гольяново, в составе 3 микрорайонаГольяново (рис. 1).

 

Рисунок 1 - Карта исследуемого участка

Микрорайон, в котором располагается исследуемый участок, ограничен 4 дорогами: Байкальской улицей, Чусовской улицей, Уральской улицей и Щёлковским шоссе. Строение по адресу Байкальская улица, 38 корпус 2 является жилым девятиэтажным домом 1966 года постройки. За домом располагается роща и детская площадка, перед домом расположена автомобильная парковка.

Как известно, степень антропогенных преобразований городских территорий, в особенности мегалополисов, чрезвычайно высока, и лишь литогенная основа остается наименее трансформированной[3].По геологическим условиям район Гольяново относится к древней плоской водно-ледниковой равнине, сложенной флювиогляциальными песчано-супесчаными и лекгосуглинистыми отложениями.

Однако почвы мегаполиса испытывают колоссальные нагрузки, по сравнению с теми которые приходятся на их долю в естественных условиях. В результате антропогенного воздействия почвы на территории города сильно трансформированы - в них нарушено строение и морфология почвенных горизонтов, свойства и режим функционирования или полностью уничтожен естественный почвенный покров отдельных участков, сформированы специфические почвы и почвоподобные тела - урбаноземы[17]. Преобладающий вид почвы исследуемого участка - урбанозёмгумусированный средне-сильномощный на флювиогляциальных песках и супесях [11]. На рисунке 2 представлена часть почвенной карты Москвы, на которой отмечен тип почвы на исследуемом участке (ул. Байкальская, 38 к.2).

 

Рисунок 2 - Карта почв города Москвы

Запечатанность почв района Гольяново под зданиями и дорожными покрытиями  составляет более 55% [6]. На территории исследуемого участка расположен жилой дом, детская площадка с искусственным покрытием две дороги, проходящие рядом с домом. На остальной территории участка расположены газоны и зелёные насаждения. Запечатанность почвенного покрова (рис.3) исследуемого участка составляет 38%. Запечатанные почвы относятся к типу экранозёмов, т.е. почвы, находящиеся под асфальто-бетонным или каменным покрытием[6].

 

 

Рисунок 3 - Запечатанность почв на исследуемом участке

 

На детской площадке находится специальное покрытие из резиновой крошки. Почвы исследуемого участка не относятся к захламлённым. На открытых почвах располагаются газоны и зелёные насаждения. Газоны, находящиеся около дома и огороженные забором, находятся в хорошем  состоянии.

Значимость почвенного покрова городских территорий как важнейшего компонента, определяющего устойчивое функционирование антропогенных экосистем в целом, а также обеспечивающего экологические функции обмена веществом и энергией, поддержания биологического разнообразия, защиты природных сред от биологического загрязнения исключительно высока. Все это обуславливает необходимость регулярного контроля за состоянием городских почв.

Среди загрязнителей почв наибольшую опасность представляют подвижные формы тяжелых металлов, связанную с их высокой биологической активностью. Наибольшему загрязнению подвергаются почвы лёгкого гранулометрического состава, к которым относится исследуемый участок.  Согласно докладу о состоянии окружающей среды в городе Москве в 2013 году «...было установлено, что среднее содержание подвижных форм меди, свинца и никеля в почвах всех городских функциональных зон в целом невелико и не превышает предельно-допустимых концентраций»[5]. При этом наблюдается превышение концентраций цинка в 1,2-1,5 раза во всех функциональных зонах города Москва.

Содержание в почвах органических загрязнителей зависит как от стационарных, так и от мобильных источников загрязнения. На территории ВАО и исследуемого участка содержание бензапирена в 2 раза [5] превышает ПДК_общ (рис. 6). Такое превышение наблюдается в течение нескольких лет и связано наличием крупных транспортных магистралей на территории округа.

 

Рисунок 4 - Среднее содержание бензапирена в почвах административных округов

Почвы округа и исследуемого участка относятся к категории с допустимым уровнем загрязнения нефтепродуктов (менее 1000 мг/кг).

На рисунке 5 представлена карта химического загрязнения почвенного покрова города Москвы на основе показателя Z_с. В целом по показателю суммарному показателю загрязнения Z_c почвы исследуемого участка относятся к допустимому уровню загрязнения (Z_с = 2,10 - 4,7 при норме до Z_с = 16) [5].

 

Рисунок 5- Карта химического загрязнения почвенного покрова города Москвы на основе показателя Zс

Таким образом, основными проблемами исследуемого участка являются высокий процент запечатанности почвенного покрова, загрязнение почв цинком, а также превышение предельно допустимой концентрации содержания бензапирена в почвах.

Главными источниками загрязнения воздуха в городах являются промышленные предприятия и автомобильный транспорт.

Выбросы загрязняющих веществ от автотранспорта в исследуемом районе  в несколько раз превышают количество выбросов от стационарных источников. Массовый выброс загрязняющих веществ автомобильным транспортом при движении на участке Байкальской улицы (рис.6) от пл. Белы Куна до пересечения с Чусовской улицей (т.к. этот участок дороги ближе всего к исследуемому участку)рассчитывался по формуле

 

где m_ij - приведённый пробеговый выброс, г/км [7]

 

 Рисунок 6 - Участок Байкальской улицы

Результаты расчетов представлены в таблице 1.

 

Таблица 1 - Количество загрязняющих веществ, выбрасываемое автотранспортом на данной улице

Период исследования (год)
Тип автомобиля	Выбросы ЗВ в год (т/год)						Суммарный выброс, т/год
	CO	CH	NOX	SO2	Pb	Сажа
Легковые	92,13	16,28	6,51	0,46	0,13	-	115,51
Грузовые	2,37	1,31	5	1,22	-	0,32	10,22
Автобусы	0,86	0,27	1,78	0,24	-	0,11	3,26
Всего	95,36	17,86	13,29	1,92	0,13	0,43	128,99

Как видно из таблицы 1 наибольший вклад в загрязнение воздуха по массе выбросов вносят легковые автомобили - 89,5%. Приоритетным загрязняющим веществом по массе выбросов является оксид углерода, его вклад в загрязнение атмосферы составляет 74%, на втором месте - углеводороды - 14%, на третьем месте - оксиды азота - 10%.

Коэффициент эколого-экономической опасности загрязняющего вещества определяется как величина, обратная ПДК

 

Где М_i - масса выбросов i-ой примеси в атмосферу; ПДК_i - среднесуточная концентрация i-го вещества в атмосфере населённого пункта, мг/м3; a - безразмерная константа, позволяющая соотнести степень вредности i-го вещества с вредностью диоксида серы.

Результаты расчёта КОВ и КОА  (коэффициент эколого-экономической опасности автотранспорта) представлены в таблице 2.

Таблица 2- Значение КОВ и КОА для различных видов автотранспорта

Период исследования (год)
Тип автомобиля	Выбросы ЗВ в год (м3/с)						КОА,            м3/с
	CO	CH	NOX	SO2	Pb	Сажа
Легковые	489,22	430,06	67043,13	261,64	51149,07	-	119373,12
Грузовые	18,14	34,6	47572,94	773,48	-	202,88	48602,04
Автобусы	7,28	7,13	12423,53	152,16	-	69,74	12659,84
Всего	514,64	471,79	127039,6	1187,28	51149,07	272,62	180635

По результатам расчётов видно, что приоритетным загрязняющим веществом по коэффициенту опасности является диоксид азота, на втором месте - свинец. По КОА наиболее загрязняющим видом автотранспорта является легковой автотранспорт.

На территории Гольяново расположена промышленная зона «Калошино». Основные объекты промзоны - ТЭЦ-23 (рис. 7) и завод ЖБИ-18. ТЭЦ-23 является третьей по мощности в Москве и выбрасывает в год 4500 тонн в год загрязняющих веществ. Несмотря на то, что ТЭЦ работает на природном газе, в зимний период возможно использование резервного топлива - мазута, при сжигании которого резко возрастает содержание диоксида серы в атмосфере [15]. По сравнению с 2008 годом в 2014 году расход мазута на ТЭЦ увеличился в 4 раза. Согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03, ТЭЦ-23 относится к 3 классу опасности (тепловой мощностью 200 Гкал и выше работающие на газовом и газомазутном топливе) с размером СЗЗ, равной 300 м [13]. Однако, в действительности расстояние до ближайших домов составляет 150 метров.

 

Рисунок 7 - ТЭЦ-23

Завод «Моспромжелезобетон» расположен на западной границе промзоны и является вторым по объёму вредных выбросов после ТЭЦ-23. Завод также обязан иметь СЗЗ в размере 300 метров.

Природные условия, в которых находится мегаполис, во многом предопределяют его экологические проблемы [3]. Роза ветров Москвы (рис. 8) способствует переносу загрязняющих веществ с западной и центральной части города к восточной, в том числе и к району Гольяново. Можно отметить, что преобладающими направлениями ветра являются западное, юго-западное и южное.

 

 

Рисунок 8 - Роза ветров г. Москва

Ближайшая к исследуемому участку автоматическая станция контроля загрязнения атмосферы (АСКЗА) находится в районе Богородское Восточного округа Москвы[1]. В таблице 3 представленысводные данные за сентябрь 2014 года на АСКЗА «Глебовская»[16].

Таблица 3 - Данные АСКЗА «Глебовская» за сентябрь 2014 года

параметр	Среднее значение (в мг/куб.м)	Среднее значение (в ПДК с.с.)	Максимально разовое значение(в мг/куб.м)	Максимально разовое значение(в ПДК с.с.)
Оксид углерода	0,5	0,17	2,5	0,51
Диоксид серы	0,002	0,04	0,019	0,04
Сероводород	0,0016	-	0,0099	1,24
метан	1,41	-	2,13	0,04
Неметановые углеводороды	0,17	-	0,88	-
Диоксид азота	0,024	0,60	0,081	0,41
Углеводороды суммарные	1,57	-	2,93	-
Оксид азота	0,047	0,79	0,419	1,05

Основным источником загрязнения атмосферного воздуха на исследуемом участке является легковой автомобильный транспорт, что связано с близостью транспортных магистралей и крупного автовокзала. Вклад стационарных источников в загрязнение связан в основном с переносом загрязняющих веществ с ТЭЦ-23 из промышленной зоны «Калошино». Приоритетными загрязняющими веществами являются оксиды азота и свинец.

Поверхностный сток с селитебных территорий и промзонявляется одним из интенсивных источников загрязнения окружающей среды различными примесями природного и техногенного происхождения. Степень и характер загрязнения поверхностного стока в значительной степени зависит от санитарного состояния бассейна водосбора и приземной атмосферы, уровня благоустройства территории, а также гидрометеорологических параметров выпадающих осадков: интенсивности и продолжительности дождей, предшествующего периода сухой погоды, интенсивности процесса весеннего снеготаяния [12].

Режим осадков в городе Москва представлен в таблице 4.

Таблица 4 - Агрегатное состояние и количество осадков, выпадающее с территории города Москвы

 

 Среднегодовой объем поверхностных сточных вод, образующихся на исследуемой  территории в период выпадения дождей,таяния снега и мойки дорожных покрытий, определялся по формуле:

W _r = W _д+ W _т+ W _м ,

где W _д , W _т и W_м- среднегодовой объем дождевых, талых и поливомоечных вод, м³.

По результатам расчета - общий объём годового поверхностного стока с исследуемого участка составляет 29,62 м³. Основными загрязняющими компонентами поверхностного стока, формирующегося на селитебных территориях, являются продукты эрозии почвы, смываемые с газонов и открытых грунтовых поверхностей, пыль, бытовой мусор, вымываемые компоненты дорожных покрытий, а также нефтепродукты, попадающие на поверхность водосбора в результате неисправностей автотранспорта и другой техники.

На территории исследуемого участка (рис. 9) произрастают самые распространённые породы деревьев: берёза, тополь, клён, липа, ясень, яблони, черёмуха. Среди кустарников встречаются барбарис Тунберга, пузыреплодник калинолистный, сирень, калина. В процентном соотношении первое место делят берёза повислая (40%) и тополь чёрный (40%), третье место занимает липа мелколистная (5%), четвёртое место занимает клён остролистный (5%), пятое место - ясень обыкновенный (3%). Остальные породы деревьев представлены лишь отдельными экземплярами.  На территории исследуемого участка в августе 2014 создана клумба с розами и гортензиями.

 

Рисунок 9 - Карта расположения растительности на исследуемом участке

Использование в озеленении таких пород деревьев, как берёза повислая и тополь чёрный, обусловлено их особыми свойствами. Берёзаотносится к светолюбивым растениям, но прекрасно можетрасти и в условиях полутени. Она неприхотлива в холодном климате и способна выдерживать как сильные морозы, так и температурные перепады. Тополь чёрный имеет полезные свойства, связанные с очищением воздуха от загрязнителей. За сезон одно дерево способно осадить 50кг пыли и поглотить 180г диоксида серы. Однако существует проблема, связанная с цветением тополей: во время цветения образуется пух, вызывающий у некоторых людей аллергию. Кроме того, пух обладает повышенной пожароопасностью и является своеобразным адсорбентом и переносчиком загрязняющих веществ.

На рисунке 10представлено процентное соотношение пород деревьев на исследуемом участке.

 

Рисунок 10 - Процентное соотношение пород деревьев

Ландшафты крупных городов не могут быть устойчивыми без поддержки человека.  В конце августа 2014 года было проведено комплексное озеленение исследуемого участка. Были спилены деревья, находящиеся в аварийном состоянии, а также зараженные вредителями. Вместо старых деревьев была проведена высадка барабарисаТунберга в виде аллеи. Кустарник прекрасно  растет в условиях города, не боится загазованности и запыленности. Таким образом, можно сделать вывод, что после проведения работ по благоустройству зелёных насаждений, растительность не только справляется со своими экологическими функциями, но и служит рекреационно-эстетическим ресурсом для жителей близлежащих домов.

Городские системы потребляют, перерабатывают и превращают в отходы значительную массу товаров потребления. Согласно данным портала управления многоквартирными домами города Москвы, дом на исследуемом участке относится к УК ГБУ «Жилищник района Гольяново»[2]. Вывоз мусора осуществляется компанией ГУП «Экотехпром» и проходит в два этапа. После сбора мусора из контейнеров мусоровозы отправляются на станцию перегрузки мусора, на которой ТБО попадают под пресс. Это позволяет снизить затраты на топливо для мусоровозов, т.к. после прессовки объём ТБО снижается. Ближайшая станция перегрузки мусора находится в промзонеКалошино - СПМ №4 (ул. Бирюсинка, 5 стр.7), работающая с 1998 года[4]. Затем специальные фуры вывозят отходы с СПМ на полигоны ТБО, расположенные в Московской области. К компании «Экотехпром» относится полигон ТБО «Дмитровский». Некоторая часть ТБО попадает не на полигоны, а на мусоросжигательные заводы. Отходы с территории Восточного округа попадают на МСЗ №4 в Руднево. Мусоросжигательный завод № 4 построен в 2003 году. На заводе установлено три технологические линии  общей производительностью 250 тысяч тонн ТБО в год. На МСЗ отходы сортируются, затем часть отходов сжигается, в результате образуется электроэнергия, которая полностью обеспечивает потребности самого завода [18].

Согласно постановлению правительства Москвы от 15 января 2008 г. № 9-ПП «Об утверждении норм накопления твердых бытовых отходов и крупногабаритного мусора», норма образования ТБО на 1 жителя Москвы составляет 1,45 м³ или 272 кг в год[10]. При общейчисленности проживающих в доме - 462 человека, образование ТБО на данном участке составляет 670  м³⁄год.

Система утилизации ТБО, образующихся на рассматриваемой территории была бы более эффективной, если бы применялся раздельный сбор мусора и отдельный сбор отходов 1 класса опасности, к которым относятся термометры и энергосберегающие лампы. Эти отходы могут наносить серьёзный ущерб окружающей среде, поэтому необходимо развитие  экологического просвещения населения.

Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что на исследуемом участке постепенно увеличивается площадь запечатанных почв, покрытых асфальтовым покрытием.Несмотря на то, что по суммарному показателю загрязнения Z_c почвы исследуемого участка относятся к допустимому уровню загрязнения, наблюдается превышение концентраций цинка в 1,2-1,5 раза и бензапирена в 2 раза. Наибольший вклад в загрязнение воздуха по массе выбросов вносят легковые автомобили,  приоритетными загрязняющими веществами являются диоксид азота и свинец. Вклад стационарных источников в загрязнение воздушной среды района исследования связан в основном с переносом загрязняющих веществ с ТЭЦ-23 из промышленной зоны «Калошино». Санитарно-защитная зона ТЭЦ-23 не соответствует установленным нормативам. Основными загрязняющими компонентами поверхностного стока, формирующегося на исследуемой территории, являются продукты эрозии почвы, смываемые с газонов и открытых грунтовых поверхностей, пыль, бытовой мусор, нефтепродукты, попадающие на поверхность водосбора в результате неисправностей автотранспорта и другой техники. Оценка растительного покрова показала, что на исследуемом участке в большинстве растут породы деревьев, обладающие ценными экологическими свойствами. Система утилизации ТБО  не учитывает классы опасности отходов, производится общий сбор и переработка ТБО.

Все рассмотренные в данной работе проблемы являются типичными для мегаполисов: охрана растительного покрова и почв, загрязнение атмосферного воздуха, проблема «чистой воды», управление отходами. Основными мерами по оптимизации экологической обстановки в исследуемом районе, и в целом по Москве могут быть: переход на более экологичный класс автомобильного топлива, создание буферных зон с зелёными насаждениями около промышленных предприятий и ТЭЦ, использование в озеленении города растений, обладающих повышенной способностью к осаждению загрязняющих веществ, правильная и своевременная обрезка тополей, увеличение площади зелёных насаждений придомовых  территорий, снижение процента запечатанных почв путём создания экопарковок около жилых домов.

Помимо этих мер важной задачей является экологическое просвещение городского населения, облегчение доступа к экологической информации, развитие экологической культуры у жителей мегаполисов.

Литература

1.      Автоматические станции контроля загрязнения атмосферы [Электронный ресурс] URL: http://www.mosecom.ru/air/air-today/ (дата обращения: 05.10.2014)

2.      ГБУ Жилищник района Гольяново [Электронный ресурс] URL: http://gbugol.ru/podryadchiki.php (дата обращения: 05.10.2014)

3.      Голубев Г.Н Геоэкология: Учебник для студентов высших учебных заведений.- М.: Изд-во ГЕОС, 2011.- C. 310-318

4.      Двухстадийный вывоз ТБО: ГУП Экотехпром [Электронный ресурс] URL: http://www.eco-pro.ru/dvukhstadijnyj-vyvoz-tbo (дата обращения: 05.10.2014)

5.      Доклад о состоянии окружающей среды в городе Москве в 2013 году / Правительство Москвы, Департамент природопользования и охраны окружающей среды города Москвы; [под общ.ред. А. О. Кульбачевского]. - М.: «ЛАРК ЛТД», 2014. - 115 - 118c.

6.      Курбатов А.А., Курбатова А.С., Башкин В.Н. Методические указания по оценке городских почв при разработке градостроительной и архитектурно-строительной документации. - М.: НИиПИ ЭГ, 2003. - приложение 7.

7.      Расчетная  инструкция  (методика) по инвентаризации выбросов загрязняющих веществ от автотранспортных средств на территории крупнейших городов. -  М : ОАО «НИИАТ», 2008. -  40 с.

8.      Методическое пособие по выполнению сводных расчетов загрязнения атмосферного воздуха выбросами промышленных предприятий и автотранспорта города (региона) и их применению при нормировании выбросов- СПб, 1999 [Электронный ресурс] URL: http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=EXP;n=270543

9.      По объему рекламного рынка Москва входит в пятерку крупнейших городов мира [Электронный ресурс] URL:http://www.akospr.ru/7230(дата обращения: 10.10.2014)

10.  Постановление Правительства Москвы от 15 января 2008 г. №9-ПП «Об утверждении норм накопления твердых бытовых отходов и крупногабаритного мусора» // Справочно-правовая система «Гарант»: [Электронный ресурс] / НПП «Гарант-Сервис».

11.  Почвенная карта Москвы [Электронный ресурс] URL: http://www.etomesto.ru/map-eco_pochva/ (дата обращения: 05.10.2014)

12.  Рекомендации по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий, площадок предприятий и определению условий выпуска его в водные объекты. Дополнения к СП 32.13330.2012. Канализация. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.03-85 [Электронный ресурс] URL: http://base.consultant.ru

13.  СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов» [Электронный ресурс] URL: http://gostbank.metaltorg.ru/sanpin/16/ (дата обращения 05.10.2014)

14.  Соколова Е.П. Оценка экологического состояния города для целей градостроительного регулирования : на примере г. Москвы : автореф. дис. ... канд. геграф. наук. -Москва , 2008 // Научная библиотека диссертаций и авторефератов [Электронный ресурс] URL: http://www.dissercat.com/content/otsenka-ekologicheskogo-sostoyaniya-goroda-dlya-tselei-gradostroitelnogo-regulirovaniya-na-p#ixzz3M9tptZyW

15.  Состояние атмосферного воздуха в городе Москве в первом квартале 2014 года [Электронный ресурс] URL: http://www.mosecom.ru/reports/2014/bull_1kv2014.pdf (дата обращения: 05.10.2014)

16.  Станция «Глебовская»: сводные данные за сентябрь 2014 года [Электронный ресурс] URL: http://www.mosecom.ru/air/air-month/station/glebovskaya/table.html (дата обращения 05.10.2014)

17.  Строганова М.Н. Роль почв в городских экосистемах  // Почвоведение. - 1997. - № 1. - С. 97-101.

18.  Термическое обезвреживание ТБО: ГУП Экотехпром [Электронный ресурс] URL: http://www.eco-pro.ru/termicheskoe-obezvrezhivanie-tbo (дата обращения: 05.10.2014)

 

Код для цитирования: Скопировать