Методика комплексной оценки экологического состояния городских территорий

Экологическая оценка – определение степени пригодности природно-ландшафтных условий территории для проживания человека и какого-либо вида хозяйственной деятельности [3, с. 21]. Город – это техногеосистема со сложными внутренними и внешними взаимосвязями, которые возникают в процессе интенсивной деятельности человека. Эта деятельность создает в городских условиях искусственную природноантропогенную среду, которая приводит к кардинальным изменениям природного ландшафта. Интенсивное развитие промышленности, транспорта ставит города на грань системного экологического кризиса, связанного с высоким массовым загрязнением всех природных компонентов урбоэкосистемы отходами, выбросами, стоками, содержащими высокие концентрации поллютантов. Усилилось влияние загрязнений, имеющих квантовую и волновую природу (шум, электромагнитные излучения, радиация, вибрация, гравитация и т.д.). В городской среде в той или иной мере изменены все природные составляющие: почвы, растительность, животный мир, литогенная основа, рельеф, гидрогеологические и гидрологические, а также климатические и микроклиматические условия.

Город - это непрерывно формирующийся природно-техногенный комплекс, особенности функционирования и развития которого трудно предсказуемы, вследствие плохой изученности процессов взаимодействия его многочисленных компонентов, в том числе человека. Техногенные

компоненты, сложно взаимодействуя между собой, оказывают не только на природные компоненты урбосистемы, но, главное – на человека. Это разнообразные по физической природе воздействия: механическое (статическое и динамическое), химическое, биохимическое, электрическое, тепловое, радиационное и т.п.

Орск расположен в восточной части Оренбургской области, общая площадь в пределах городской черты - 62133,05 га, а муниципального образования - 139853,6 га. В структуре города выделяется два основных промышленных района - северный и восточный. В северном промышленном районе находятся: ОАО «Южуралникель», ОАО «Машиностроительный концерн ОРМЕТО ЮУМЗ», Орская ТЭЦ-1 ОАО «Оренбургэнерго», ОАО «Нефтеоргсинтез», ООО «Орский завод металлоконструкций», ООО «Орский вагоностроительный завод», ОАО «Орский завод строительных машин», ООО «Завод ЖБИ-2». Рядом с заводами размещены селитебные территории: Победа, Строитель, Никель, Первомайский. В восточном промышленном районе расположены следующие промышленные объекты: ЗАО «Орский мясокомбинат», ООО «ОЗТП-САРМАТ», Биофабрика (заброшенный неиспользуемый объект), ООО «Ор-скЖелезобетон» и «Орский щебеночный завод», являющийся филиалом ОАО "Первая нерудная компания". Предприятия рассредоточены на значительной территории, с ними соседствуют жилые районы: Вокзальный, Железнодорожный, Нагорный, Гудрон, ОЗТП и Биофабрика. Северный и восточный промышленные районы связаны железной дорогой, образующей своеобразное транспортное русло.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Нами проведена интегральная оценка экологической ситуации в г.Орск в системе экодиагно- стики (табл. 1) и зонирование данной территории по коэффициенту напряженности:

•«Пд+Пп+Пщ+Кт^з и _ 1 л - 3 ______ПЗА______р ^НЭС —             -------г_н .

где К_НЭС – коэффициент напряженности экологической ситуации, П А – комплексный показатель состояния атмосферного воздуха, П П – комплексный показатель уровня загрязненности почв, П ш – показатель шумового загрязнения территории, К Т – индекс экологической опасности, V В – показатель удельного веса воздействующих объектов, Р Н – коэффициент плотности населения, Е С – показатель средоохранной и средовоспроизводящей емкости территории.

Районирование по степени загрязнения атмосферного воздуха осуществляется в соответствии с методикой по интегральному критерию комплексному индексу загрязнения атмосферы (КИЗА) и по индексу загрязнения атмосферы (ИЗА) [6], учитывающий несколько примесей (5 приоритетных показателей). Критерием и важнейшим нормативом, позволяющим оценить степень загрязнения почвы химическими веществами, является ПДК загрязняющих веществ.

При оценке загрязнения почв веществами, для которых показатель ПДК не определен, уровни загрязнения сопоставляются с естественным фоновым уровнем или почвенными кларками. При отсутствии данных по фоновому содержанию в почвах неорганических химических веществ фон берется как средне региональный для незагрязненной территории. Так как в загрязнении участвуют комплексы тяжелых металлов (ТМ) разного класса опасности промышленного происхождения, для оценки состояния почв используется суммарный индекс химического загрязнения Z c [1]:,

Е_С=У К_аК_т -01-1) £-1      '

где К_а – коэффициент аномальности, превышающий 1,5; n – число элементов К а >1,5; К т – весовой коэффициент, учитывающий степень токсичности (класс опасности) металла. I класс опасности (Pb, Cd, Zn) придан коэффициент токсичности (К т ), равный 1,5; II класс опасности (Cu, Ni, Cr, Со) – 1,0, т.е. при суммировании значения К_а не меняются; III класс опасности (Мn) – равен 0,5.

Коэффициент абсолютной и относительной антропогенной напряженности     эколого хозяйственного состояния территории позволяют оценить антропогенную преобразованность территории. Коэффициент абсолютной антропогенной напряженности (Ка) – отношение площади сильно нарушенных застройкой, промышленностью, транспортом земель к площади неиспользуемых или естественных ландшафтов [4, с. 55]:

, где Sj6 – площади земель с высокой антропогенной нагрузкой, Sj1 – площади земель с очень низкой антропогенной нагрузкой.

Коэффициент относительной антропогенной напряженности – отношение площади земель с высокой антропогенной преобразованностью к площади земель с более низкой антропогенной преобразованности [4, с. 55]:

’J6

Эколого-хозяйственный состояние города в наибольшей степени характеризует коэффициент относительной антропогенной напряженности, так как охватывается вся городская территория. Снижение напряженности ситуации уменьшает значение коэффициентов, а при К о равном или близком к 1,0 напряженность экологохозяйственного состояния территории оказывается сбалансированным по степени антропогенной преобразованности и потенциалу устойчивости городской среды [4, с. 56].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

По данным министерства природных ресурсов, экологии и имущественных отношений по Оренбургской области уровень загрязнения воздуха г.Орск в 2011 г. ИЗА 5 – высокий [2, с. 28]. Спектр загрязнения почв в г.Орск продуктами техногенеза достаточно разнообразен, он отражает разнопрофильный состав промышленного производства (предприятия металлургического, нефтехимического цикла и машиностроительного производства). Отмечаются высокие концентрации меди, марганца, никеля, хрома, кобальта, свинца который имеет высокую степень вариабельности абсолютных показателей. По данным почвенно-экологических обследований, результаты в целом можно охарактеризовать следующей геохимической формулой (в порядке убывания К а коэффициента техногенной концентрации или аномальности который равен отношению содержания металла в исследуемой пробе (С) к среднему фоновому содержанию (Сф): Ка = С/Сф [5]): Co (25,13)> Ni (18,91) > Cu (5,58)> Zn (2,26) > Mn (2,05) > Pb (2,03) > Cr (1,12) > Cd (0,9). В отдельных пробах наиболее загрязненных городских почвах значения К а достигают: Cu – 89,97 (269,9 мг/кг), Zn – 61,7 (1419,0 мг/кг), Co – 21,9 (109,5 мг/кг), Mn – 6,5 (906,5 мг/кг), Ni – 258,5 (1034,0 мг/кг), Pb – 18,4 (110,4 мг/кг), Cd – 4,9 (1,90 мг/кг), Cr – 9,1 (54,8 мг/кг).

Суммарный индекс загрязнения (среднее содержание ТМ в почве) по территории г.Орск следующий: 19,0 (западный массив города), 14,0 (южный массив), 4,0 (восточный массив), 27,0

Таблица. 1. Шкала комплексных экологических показателей состояния природной среды городских техногеосистем

5 ю сз ¥ и о	о Ри я <с й 8 g § Р “ я о 5 v щ S О Р g я g В & 2 Ш S <3			Индекс загрязнения атмосферы ИЗА5		Оценка состояния почвенного покрова				и со W & со CL> О У S е	О Л Л о Ц 5 g S g S 8 m s Рн н ex io ^ Q О о g >s н о н к S Ph ° Sh G О o w ® ? s « £ к я О S о t^ Щ X о к о М О с m 5
	Эколо-гиче-ская ситуация	1 веще-ство	2-4 веще-ств а	Загряз-гряз-няю-щее воз-действие	Интегральный показатель потенциала загрязнения (ПЗА)	Степень загряз-ненно-сти почвы (нагрузки)	Сум-мар-ный показатель загряз гряз-нения (Z c )	Оценки степени загрязнения почв тяжелыми металлами	Уровень загряз-гряз-нения (по величине Ка)	Шум, дБ	Степень антропоген-ной нагрузки
1	g о р g ё Н £ ё ^1” g я s	1	1-4	низкое	0-4	незна-читель-ная	до 1	отсутствие загрязнения (естественные колебания фона)	<1,5	50	высшая
2	я S § Ри Я 9 я	1-4	4-8	повышен-ное	5-6	допустимая	1-16	слабое загрязнение	1,5-3	50-60	очень высокая
3	S cd & °	4-8	8 16	высокое	7-13	умеренно опасная	16-32	умеренное загрязнение	3-5	60-70	высокая
4	3 к S &	8-16	16 32	очень высокое	>14	опасная	33 128	сильное загрязнение	5-10	свыше 70	средняя
5	э S Й Я и •&	>16	>32			чрезвычайно опасная	выше 128	очень сильное загрязнение	>10		низкая
6											очень низкая

Таблица 2. Система данных об использовании земель земельного фонда муниципального образования в г.Орск

Степень антропогенной нагрузки	Балл	Площадь данного вида использования	Эколого-функциональные типы землепользования и виды городских техногеосистем (ТГС)	Площадь, га
1	2	3	4	5
Высшая	6	S j6	Транспортно-коммуникационный, промышленный (земли предприятий, полигоны твердых и бытовых отходов, очистные сооружения, горопромышленные ТГС; птицефабрики, животноводческие комплексы, фермы), селитебный и агроселитебный, парково-ритуальные комплексы.	63120,92

Окончание таблицы 2

1 2 3 4 5 Очень высокая 5 Sj5 Сельскохозяйственный (орошаемые земли, садоводачные массивы и плодо и лесопитомники, земли водного фонда) 25456,41 Высокая 4 Sj4 Сельскохозяйственный (пахотные земли, пастбища и сенокосы, используемые не рационально) 34874,38 Средняя 3 Sj3 Рекреационные (лесополосы, зеленые насаждения общего пользования и санитарно-оздоровительные зеленые зоны) 15945,71 Низкая 2 Sj2 Естественные лесные массивы, малоиспользуемые земли 333,98 Очень низкая 1 Sj1 Неиспользуемые земли (пустыри) 122,20 Sj Общая площадь района исследования 139853,6 развития и параметры экологической устойчивости геосистем Заволжско-Уральского региона» и по бюджетной теме: «Геоэкологическое обоснование инновационных принципов землепользования и недропользования, обеспечивающих устойчивое развитие земледельческих регионов России» № гос. регистрации 01201351530.