Регулярный мониторинг состояния почв и зеленых насаждений как направление оценки качества городской среды

DOI:

Цитирование. Тихонова А. А., Холоденко А. В. Регулярный мониторинг состояния почв и зеленых насаждений как направление оценки качества городской среды // Природные системы и ресурсы. – 2021. – Т. 11, № 3. – С. 5–13. – DOI:

В настоящее время вопрос объективной и достоверной оценки фактического состояния и качества городской среды с учетом локального техногенного загрязнения наземных экосистем имеет особую актуальность. В РФ с 2019 г. разработан и применяется такой инструмент для оценки качества городской среды и условий ее формирования, как «индекс качества городской среды», который позволяет использовать результаты оценки текущей ситуации для создания рекомендаций по улучшению среды.

Одними из целей формирования индекса города и индекса субъекта Российской Федерации являются [5]:

– определение текущего состояния городской среды, в том числе конкурентных преимуществ города и ограничений, препятствующих его развитию, актуальных проблем и перспективных направлений развития;

– формирование системы мониторинга процессов в сфере развития городской среды с использованием набора индикаторов, направленной на обеспечение обоснованности при- нимаемых на федеральном, региональном и муниципальном уровнях власти решений в сфере развития городской среды, в том числе на поддержку и вовлечение в принятие этих решений граждан;

– повышение открытости для граждан и общественности результатов работы органов власти в сфере развития городской среды и создание основы для оценки эффективности их работы в этой сфере, в том числе в рамках реализации национального проекта;

– стимулирование граждан и представителей бизнеса к их вовлечению в реализацию мероприятий по благоустройству городов.

К концу 2024 г. федеральным проектом «Формирование комфортной городской среды» национального проекта «Жилье и городская среда» предусмотрено повышение индекса качества городской среды на 30 % и сокращение в соответствии с этим индексом количества городов с неблагоприятной средой в два раза [8]. К 2030 г., в соответствии с Указом Президента РФ «О национальных целях развития Российской Федерации на период до 2030 года» планируется «…улучшение качества городской среды в полтора раза… снижение выбросов опасных загрязняющих веществ, оказывающих наибольшее негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человека, в два раза» [9].

В 2019 г. Распоряжением Правительства РФ № 510-р была утверждена методика формирования индекса качества городской среды, в соответствии с которой на основе совокупности значений индикаторов определяются уровни качества городской среды [5].

Значения индикаторов рассчитываются ежегодно Министерством строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ на основе данных за отчетный период по состоянию на 1 января года расчета значений индикаторов (за исключением данных о численности населения города, которые учитываются при определении значений индикаторов на 1 января года, предшествующего году проведения оценки).

В перечень индикаторов для расчета индекса качества городской среды (в отношении состояния природной среды) входят [5]:

– загруженность дорог (исходя из которого возможна оценка уровня загрязнения ат- мосферного воздуха передвижными источниками и разработка направлений управленческих решений по снижению данного уровня);

• –    доля озелененных территорий общего пользования в общей площади зеленых насаждений (%);

• –    уровень озеленения (%), характеризующий озеленение города с точки зрения выполнения санитарно-гигиенических и ландшафтных функций;

  – состояние зеленых насаждений, оцениваемое по отношению суммарного вегетационного индекса NDVI (ед.) для участков территории с зелеными насаждениями повышенной плотности биомассы к площади территории города, покрытой зелеными насаждениями (кв. км) на основе данных дистанционного зондирования Земли.

Помимо перечисленных индикаторов, стоит отметить, что к критериям, отражающим качество среды и уровень ее экологического благополучия для проживающего в данной местности населения, можно также отнести оценку текущего состояния почвенного покрова, в частности определение степени его химического загрязнения (в том числе содержание тяжелых металлов), а также оценку состояния зеленых насаждений не только на основе суммарного вегетационного индекса NDVI, но и анализа общего жизненного состояния зеленых насаждений общего пользования, в частности древесной растительности.

Важное значение оценки текущего состояния почвенного покрова городов обусловлено тем, что почва, как известно, является самой инертной из депонирующих сред, характеризуется медленным естественным вымыванием накапливаемых элементов, что обеспечивает эффект многолетней аккумуляции [10; 12].

При этом в городских почвах, в связи с измененными условиями их формирования и функционирования, отмечаются повышенное содержание и подвижность тяжелых металлов, что, в свою очередь, вызывает увеличение содержания этих элементов в произрастающих на данной территории растениях [6; 13]. Данный фактор необходимо принимать во внимание, поскольку на территории городов часть населения (иногда значительная) проживает в частных домовладениях и, как правило, име- ет подсобные хозяйства. Таким образом, культурные растения, произрастающие, например, в зоне влияния металлургических комбинатов и крупных объектов транспортной инфраструктуры, могут накапливать микроэлементы до токсических уровней. С учетом перемещения элементов в рамках биогеохимических циклов загрязнение почв тяжелыми металлами (особенно подвижными их формами), помимо экологических последствий, опосредованно (через растения) может повлиять и на здоровье людей, проживающих на загрязненной территории, что подтверждает целесообразность учета фактического состояния почвенного покрова при оценке качества городской среды.

Растительный покров является важнейшим компонентом не только природных ландшафтов, но и городской среды, обеспечивая реализацию средообразующей и защитной экосистемных функций. На территории городов роль зеленых насаждений в очистке атмосферного воздуха особенно значительна, при этом состав самих растений изменяется как за счет оседания пыли на листовых пластинках, так и за счет поглощения питательных веществ, макро- и микроэлементов (в том числе тяжелых металлов) из почв. Соответственно, растения являются естественными биологическими фильтрами и индикаторами качества окружающей среды [7; 13].

При этом оценку качества среды только на основе отношения суммарного вегетационного индекса NDVI (ед.) для участков территории с зелеными насаждениями повышенной плотности биомассы к площади территории города, покрытой зелеными насаждениями (кв. км) на основе данных дистанционного зондирования Земли нельзя считать полной и комплексной, так как в данном случае учитываются скорее количественные характеристики насаждений, тогда как жизненное состояние самих растений, в частности древостоя, остается неучтенным и может искажать итоговый результат. Более целесообразным является сочетание количественной и качественной оценки городских зеленых насаждений, то есть и учет индекса NDVI, и анализ общего жизненного состояния зеленых насаждений общего пользования, в частности древесной растительности.

Материал, объект и методы

В рамках настоящего исследования был проанализирован применяемый подход к оценке качества городской среды в РФ, рассмотрены результаты локального мониторинга содержания тяжелых металлов в городских почвах в зоне влияния предприятия черной металлургии и оценки жизненного состояния древостоя зеленых насаждений заводской санитарно-защитной зоны с учетом специфики ее расположения. Подбор информации осуществлялся методом анализа нормативных и библиографических источников, открытых материалов профильных государственных органов, в том числе официальной статистики, научных периодических изданий, материалов конференций, диссертационных исследований.

В качестве исследуемого локального объекта воздействия на окружающую среду был выбран АО «ВМК “Красный Октябрь”» г. Волгограда. Данное предприятие относится ко II классу опасности, входит в состав северного промышленного узла г. Волгограда, является одним из крупнейших производителей качественного металлопроката специальных марок стали для предприятий автомобилестроения и авиационной промышленности, химического, нефтяного и энергетического машиностроения, нефтегазодобывающей промышленности в РФ и, следовательно, помимо транспортной сети, относится к одним из основных источников поступления тяжелых металлов в окружающую среду г. Волгограда, внося существенный вклад в формирование качества среды, ее отдельных компонентов (в частности почвы и растительного покрова) и общего экологического благополучия [6; 13].

Оценка загрязнения почвенного покрова в зоне влияния предприятия базировалась на изучении содержания подвижных форм трех типичных представителей выбросов данного предприятия (цинк, медь и марганец), относящихся к I, II и III классам опасности и имеющих разработанные нормативы ПДК [1], то есть нормируемых по содержанию в почве и подлежащих контролю в рамках системы экологического мониторинга. Измерение содержания подвижных форм указанных элементов в образцах исследуемой почвы проводилось одним из наиболее приоритетных методов определения содержания тяжелых металлов в различных средах – методом атомно-абсорбционной спектрометрии [2].

Анализ экологического состояния зеленых насаждений базировался на определении видового, возрастного и количественного состава и оценке фактического состояния (жизнеспособности) древесных насаждений, основанной на перечете деревьев [3; 4].

Исследование древостоя проводилось в пределах территории санитарно-защитной зоны выбранного предприятия натурным методом в конце вегетационного периода [3; 4]. Для исследования, учитывая рельеф местности, особенности расположения санитарнозащитных насаждений и их конфигурацию, были выделены 7 площадок площадью 400 м2 на расстоянии 200–300 м друг от друга.

Результаты и обсуждение

По результатам анализа отобранных почвенных образцов методом атомно-абсорбционной спектрометрии были получены дан- ные о концентрациях подвижных форм Cu, Mn и Zn в каждой точке пробоотбора с учетом допустимого отклонения и сравнение со значениями ПДК для каждого из исследуемых элементов [1; 2]. Картографическая визуализация соотношения полученных концентраций и установленных нормативов ПДК на примере содержания меди в почвенном покрове зоны влияния АО «ВМК “Красный октябрь”» представлена на рисунке 1 [6].

На основе полученных данных можно отметить, что зона влияния АО «ВМК “Красный октябрь”» в отношении загрязнения почв медью в северо-западном направлении составляет 3 000–3 400 м от границы предприятия. Для марганца зона влияния предприятия ограничивается расстоянием 3 500–3 700 метров. Для цинка зона влияния ограничивается расстоянием 1 700–1 800 метров. Общая фактическая зона влияния с учетом фоновых концентраций металлов для северной части Волгограда, а также с учетом господствующих ветров ограничивается расстоянием 4,5–5,0 км к северо-западу от предприятия. Зона влияния с учетом ПДК металлов, вместо их фоновых

Рис. 1. Картосхема загрязнения медью почвенного покрова территории северного промышленного узла г. Волгограда (на примере АО «ВМК “Красный Октябрь”»), масштаб 1:50 000

Примечание . Источник: [6].

концентраций, несколько меньше, простирается на 3,5–3,7 км (первое значение отражает абсолютную зону влияния предприятия, где наблюдаются любые изменения параметров окружающей среды; второе значение определяет зону влияния, где заметны превышения нормативов содержания металлов в почве и могут наблюдаться негативные тенденции в состоянии природных сообществ, особенно растительного покрова, и косвенно отражаться на показателях здоровья и благополучия проживающего в этой зоне населения) [6; 13].

Кроме того, в пределах выявленной зоны влияния предприятий обнаружено несколько очагов загрязнения, предположительно связанных с деятельностью других источников промышленного воздействия либо неблагоприятным экологическим состоянием природных объектов. Также стоит отметить, что в пределах указанной территории расположены объекты транспортной инфраструктуры разного уровня, которые также вносят вклад в химическое загрязнение почв, дополняют воздействие промышленных предприятий и, соответственно, влияют на качество городской среды.

Результаты натурных исследований жизненного состояния древесной растительности, произрастающей на территории СЗЗ АО «ВМК “Красный Октябрь”», с учетом специфики ее расположения в непосредственной близости к промышленной, селитебной, рекреационной и транспортной зонам также косвенно отражают как состояние почвенного покрова исследуемой территории, так и общее состояние окружающей среды на данном участке [7].

Кроме того, стоит отметить значительную роль локальной циркуляции воздушных масс при поступлении загрязнителей из атмосферы на почвенный покров. Например, распределение элементов в почвенном покрове происходит в виде вытянутых ареалов высоких концентраций, совпадающих по направлению с направлением движения господствующих ветров, что свидетельствует об определяющем влиянии атмосферных выбросов антропогенных источников на почвенный и растительный покров города [11].

Так, полученные данные говорят о том, что большая часть деревьев характеризуется категориями состояния «ослабленные» (2 балла) и «сильно ослабленные» (3 балла) (рис. 2) [7], что, с одной стороны, свидетельствует о выполнении насаждениями своих основных, защитных функций, с другой – в связи со спецификой функционального зонирования данной части города отражает эффект суммации техногенного воздействия как значимый фактор, нередко определяющий качество среды в крупных промышленных центрах.

Наихудшей по общему состоянию деревьев можно признать территорию пробных площадок, расположенных к западу от дей-

Рис. 2. Распределение общего состава насаждений в пределах фактической СЗЗ АО «ВМК “Красный октябрь”» по категориям жизненного состояния:

1 – без признаков ослабления; 2 – ослабленные; 3 – сильно ослабленные;

4 – усыхающие; 5 – сухостой текущего года; 6 – сухостой прошлых лет

Примечание . Источник: [7].

ствующих СПЦ предприятия и находящихся в области потенциального риска загрязнения выбросами.

Таким образом, можно отметить, что полученные результаты о загрязнении почвенного покрова тяжелыми металлами и оценки общего жизненного состояния древостоя, произрастающего на территории СЗЗ выбранного промышленного предприятия, корреспондируются между собой и отражают текущую ситуацию в отношении отдельных компонентов окружающей среды, что подтверждает целесообразность проведения регулярных мониторинговых исследований как одного из направлений комплексной оценки качества городской среды и необходимость учета состояния почвенного покрова и общего жизненного состояния городских зеленых насаждений при расчете индекса качества городской среды.

Заключение

Качество окружающей среды является результатом совместного воздействия целого спектра факторов, включая особенности географического и природно-климатических условий, положения, функционального зонирования и планировочных решений городского пространства, характера и уровня техногенной нагрузки и ее распределения по территории города. В связи с этим вопросы оценки качества окружающей среды, отслеживания динамики ее состояния и организации мониторинга наиболее значимых компонентов, остаются актуальными для крупных городов и промышленных центров. Целесообразным решением выступает организация системы регулярного мониторинга почвенного покрова и состояния зеленых лесных насаждений на территории города. Важной задачей при организации такой системы выступает ее универсальность и адаптивность, чему способствует применение уровневых систем точек про-боотбора.