Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ методов рисковых оценок состоішия геоэкологических систем урбанизированных территорий
1.1. Современные подходы к оценке экологических рисков 10
1.2 Изученность геоэкологических систем селитебного класса 20
ГЛАВА 2. Геоэкологическая оценка состояния абиотического и биотического компонентов геоэкологической системы г. Воронежа 33
2.1 Физико-географические условия 33
2.2 Методика оценки состояния абиотического и биотического компонентов геоэкологической системы города 38
2.3. Анализ городской техноструктуры 45
2.4 Состояние абиотического компонента геоэкологической системы 52
2.4.1 Снеговые отложения 52
2.4.2 Приповерхностные отложения 55
2.4.3 Подземные воды 62
2.5 Оценка преобразования биотического компонента геоэкологической системы 83
2.5.1 Растительность 83
2.5.2 Показатели здоровья
ГЛАВА 3. Оценка геоэкологических рисков территории г.Воронежа 95
3.1. Методика интегральной оценки геоэкологических рисков территорий городских агломераций 95
3.2. Картографирование территории г. Воронежа по уровням геоэкологических рисков 105
ГЛАВА 4. Комплекс мероприятий по стабилизации геоэкологической обстановки и снижению уровней геоэкологических рисков 120
4.1. Модель экологического состояния территории города 121
4.2. Мониторинг компонентов геоэкологической системы города 123
4.3. Комплекс природоохранных мероприятий 125
Заключение 131
Список литературных источников
- Изученность геоэкологических систем селитебного класса
- Методика оценки состояния абиотического и биотического компонентов геоэкологической системы города
- Оценка преобразования биотического компонента геоэкологической системы
- Мониторинг компонентов геоэкологической системы города
Введение к работе
Актуальность темы. Современный город является территорией, где преобразование природной среды проявлено наиболее интенсивно и разнообразно. Данные системы имеют ряд специфических особенностей: высокие плотность населения и уровень техногенной нагрузки, максимальную насыщенность транспортного потока, концентрацию на относительно небольшой площади источников энергетического и химического воздействия на компоненты природной среды, деградацию почвенного покрова, истощение и загрязнение поверхностных и подземных вод и др. Выражение влияния состояния окружающей среды на экосистемы через биогеохимические и другие критерии весьма актуально для городских агломераций. Здоровье человека рассматривается как важный критерий функционирования геоэкосистемы.
Современное экологическое состояние городов диктует необходимость выявления факторов риска с последующей разработкой системы управления формирующимися техногенно преобразованными геоэкологическими системами. Однако, в настоящее время методика оценки риска для урбанизированных территорий, в том числе геоэкологического, остается еще недостаточно разработанной. Отсутствие обобщающих представлений и понятий, единых методологических принципов является основным недостатком в области рисковых оценок.
Комплексный подход к оценке геоэкологических рисков (ГЭР), ориентированный на решение задач диагностики заболеваемости и изменений состояния окружающей среды с применением картирования качества городской среды, является достаточно актуальной проблемой для крупных городских агломераций.
Данный вопрос изучен на примере г. Воронежа, от экономического, социального и экологического состояния которого во многом зависит благополучие Центрально-Черноземного региона в целом. Также следует отметить, что г. Воронеж является городом-миллионером и его проблемы типичны для современных мегаполисов.
Объект исследований - геоэкологическая система города.
Предмет исследований - оценка геоэкологических рисков территории крупной городской агломерации.
Цель работы. Интегральная оценка геоэкологических рисков для разработки комплекса мероприятий по управлению состоянием геоэкологической системы городской агломерации на примере г. Воронежа.
Основные задачи исследования:
-
Анализ методов рисковых оценок состояния геоэкологических систем урбанизированных территорий.
-
Геоэкологическая оценка состояния абиотического (снеговые отложения, приповерхностные отложения, подземные воды) и биотического (растительность, здоровье детское население) компонентов геоэкологической системы г. Воронежа.
-
Разработка методики интегральной оценки геоэкологических рисков, связывающей состояние абиотического компонента с диагностическими откликами в биотическом компоненте геоэкологической системы города.
-
Картографирование территории г. Воронежа для выявление зон различных уровней геоэкологических рисков.
5. Разработка комплекса мероприятий по стабилизации
геоэкологической обстановки и снижению уровней геоэкологических
рисков.
Методологическая и теоретическая основа исследования.
Методологической основой проведенных в диссертационной работе комплексных геоэкологических исследований послужили работы В.Т. Трофимова, Д.Г. Зилинга, Г.А. Голодковской, Г.Л. Коффа, Л.С. Кожевиной, А.Д. Жигалина, Ф.В. Котлова, и др.
Для геоэкологического картирования исследуемой территории использовались принципы, изложенные в работах Т.А. Барабошкиной, И.И. Косиновой, Н.В. Крутских, Н.Т. Бартвиненко, Ю.Г. Симонова, СМ. Кошель, В.И. Кружалина, Н.Ф. Глазовского и др.
При анализе состояния здоровья населения г. Воронежа применялся санитарно-гигиенический подход, апробированный Т.М. Беляковой, В.М. Боевым, И.В. Дьяковой, В.М. Захаровым, А.С. Барановым, В.И. Борисовым, а также Н.П. Мамчиком, С.А. Куролапом и др. на примере г. Воронежа.
Фактический материал и методы исследования. Диссертация является результатом исследований автора за время работы на кафедре «Инженерная экология и техносферная безопасность» Российского государственного открытого технического университета путей сообщения в период с 2003г. по 2008 г. В основу диссертации положены материалы, полученные при непосредственном участии автора в ходе проведения комплекса полевых, аналитических и камеральных геоэкологических работ на территории г. Воронежа.
Исследования проводились с помощью современных полевых и аналитических методов. Геохимические поля (загрязнение снега, грунтов,
очв и подземных вод) изучены химико-аналитическими методами в абораторных условиях по стандартным методикам.
Исследования дополнены анализом материалов Воронежского центра осударственного санитарно-эпидемиологического надзора(2000 г-2006 г.). Іри написании работы были использованы также литературные и артографические источники по отдельным компонентам природной среды, [атериалы государственной статистики, фондовые материалы научных, аучно-производственных организаций.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. В отличие от других авторов, исследовавших отдельные
оставляющие геоэкологической системы г. Воронежа, в данной
иссертации проведена комплексная геоэкологическая оценка территории
. Воронежа по абиотическому (снеговые отложения, приповерхностные
тложения, подземные воды) и биотическому (элементы растительности,
остояние здоровья детского населения) компонентам, т.е. рассмотрено
-лияние атмо-, лито- и гидросфер города на состояние биоты.
2. Разработана методика интегральной оценки геоэкологических
исков территорий городских агломераций, отличие которой заключается в
ом, что в основу положена возможность выявления связи между
состоянием абиотического компонента и диагностическими откликами в биотическом компоненте геоэкологической системы города.
3. Проведено картографирование территории г. Воронежа,
отличительной особенностью которого является выделение зон
геоэкологического риска.
4. Разработан комплекс мероприятий по стабилизации
геоэкологической обстановки и снижению уровней геоэкологических
рисков, представляющий собой блоковую систему управления, адресно-
ориентированную на ответственные исполнительные органы.
Практическая значимость работы. Проведенное картографирование по уровням геоэкологического риска может быть учтено при планировании градостроительной деятельности в пределах г. Воронежа, при обосновании перераспределения техногенной нагрузки и выборе участков для дальнейшей селитебной застройки.
Разработанный комплекс мероприятий по стабилизации геоэкологической обстановки и снижению уровней геоэкологическогих рисков ориентирован на конкретных исполнителей: органы санэпиднадзора, управление экологии города, ОАО «Водоканал», управление жилищного хозяйства и др. Элементы системы управления природоохранной деятельностью внедрены в работу отдела охраны природы ЮВЖД -филиала ОАО «РЖД».
Результаты оценки геоэкологических рисков территории г. Воронежа полезны для органов Росприроднадзора, управления по охране окружающей природной среды при администрации г. Воронежа для планирования и проведения мероприятий по оздоровлению окружающей природной среды, для создания системы геоэкологического мониторинга города.
Представленный подход может быть использован для регулирования природоохранной деятельности в пределах иных крупных городов.
Материалы проведенных исследований применяются в учебном процессе кафедры «Инженерная экология и техносферная безопасность» Российского государственного открытого технического университета путей сообщения и при проведении научно-исследовательских работ по проблемам обеспечения экологической безопасности крупного промышленного центра на кафедре «Экологическая геология» Воронежского госуниверситета.
Достоверность полученных результатов обеспечена
использованием большого объема репрезентативных проб, отобранных в соответствии с действующими и отраслевыми стандартами, корректным применением методов статистической обработки и анализа исходного материала, а также согласованностью с результатами, полученными ранее другими авторами.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались автором на Всероссийской научно-практической конференции «Водные и лесные ресурсы России: проблемы и перспективы использования, социальная значимость» (Пенза, 2006), научно-практической конференции «Безопасность как фактор устойчивого развития» (Ижевск, 2007), Ш-й Международной научно-практической конференции «Обеспечение экологической безопасности в чрезвычайных ситуациях» (Воронеж, 2007), научной сессии ВГУ, посвященной 90-летию ВГУ (секция экологической геологии, Воронеж, 2008), Международной конференции «Месторождения природного и техногенного минерального сырья: геология, геохимия, геофизические и геохимические методы поисков, экологическая геология» (Воронеж, 2008), научной сессии ВГУ (секция экологической геологии, Воронеж, 2009).
Публикации. Основное содержание и научные положения диссертации изложены в 12 публикациях, среди них 1 монография, 5 статей (в том числе 1 статья в рецензируемом журнале, включенном в перечень ВАК РФ), 6 тезисов в материалах конференций.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех лав, заключения, списка использованных литературных источников (170 гаименований), приложения общим объемом 156 страниц машинописного екста, содержит 28 рисунков, 20 таблиц.
Изученность геоэкологических систем селитебного класса
В методическом документе [114] предпринята попытка унификации «требований, принципов, методов и критериев оценки риска для здоровья связанного с воздействием химических веществ, загрязняющих окружающую среду, с учетом отечественных, зарубежных и международных организаций (Программа ООН по защите окружающей среды, Организация по экономическому сотрудничеству и развитию, Всемирная организация здравоохранения, Международная организация труда, Международная программа по химической безопасности, Комиссия Евросоюза)». Согласно [114] анализ риска ставит своей целью выбор оптимальных в данной конкретной ситуации путей устранения или снижения риска и включает три взаимосвязанных элемента: оценка риска для здоровья, управление риском и информирование о риске. Проблема адекватной оценки экологического риска тесно связана и со многими экономическими проблемами: финансированием экологических исследований, экологическим страхованием, экономическим обоснованием проведения природоохранных мероприятий [150]. В данном направлении в 2005 г. была принята Федеральная целевая программа "Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в Российской Федерации" [5].
Как показали события последних десятилетий, слишком часто реализуются считавшиеся ранее весьма маловероятными крупные аварии и катастрофы на объектах высокой технологии. Стала очевидной необходимость в разработке новых подходов к обеспечению безопасности людей и природной среды. За последние годы в печати были опубликованы результаты исследований, отражающие в различные аспекты данной проблемы [9-12, 76, 104]; непосредственно посвящены оценке и управлению риском 6-й том монографического издания «Природные риски России» [111] и монография «Стратегические риски России: оценка и прогноз» [129]. В России, как и во многих других странах, оценка риска постепенно становится основным механизмом, влияющим на принятие научно обоснованных решений по уменьшению и предупреждению техногенного воздействия на окружающую среду.
Несмотря на активное развитие данного научного направления, отсутствует единая точка зрения по поводу того, какой показатель из всей совокупности является более важным при проведении экологического мониторинга: вероятность генетических отклонений у будущих поколений или частота заболеваний у ныне живущих людей, экономический ущерб или экологический риск. В последнее время появились работы, посвященные оценке деградации природных систем под воздействием малых доз загрязнителей, поскольку у многих ученых неоднозначное мнение по поводу достоверности ПДК. Федеральные нормативные документы констатируют, что загрязнение ниже ПДК гарантирует полную безопасность для экосистем, которые, начиная с некоторого порога концентраций вредных веществ, способны якобы восстановить свой первоначальный потенциал. Основное общепринятое направление экологического «оздоровления» территорий -разбиение концентрированных вредных промышленных и бытовых отходов до содержаний ниже ПДК [1]. Однако, недопущение загрязнения составило бы лишь несколько процентов от затрат по проведению природоохранных мероприятий. Эту громадную разницу П.А. Осипов предлагает называть экологической рентой: «Правила эксплуатации должно устанавливать правительство. Оно же должно и надзирать над их соблюдением, исключая неоправданный риск, как экономический, так и экологический» [107].
И.А. Хлебович считает [149], что при оценке риска необходимо провести ранжирование возникновения неблагоприятных экологических последствий, вызванных опасными природными или техногенными факторами -факторами риска. Результаты ранжирования позволили бы выделить значимые для РФ экологические проблемы. Однако, вычленить конкретные причины и оценить степень угрозы экологической катастрофы крайне сложно, поскольку экологический риск выступает здесь как мера экологической опасности. Термин «Экологическая безопасность» означает не только сохранение природной среды, но и возможность существования человека с среде обитания в условиях хозяйственной деятельности, природных и техногенных катастроф [160]. Данная трактовка согласуется с выводами академика Ю.А. Израэля, разработавшего концепцию предельной нагрузки на природную среду и уделявшего много внимания экологической безопасности [45]. Стержень концепции экологической безопасности -теория экологических рисков. Несмотря на то, что разработаны основные принципы анализа и управления риском [23, 24, 103], в настоящее время в России не существует унифицированной методики расчета экологического риска. Для его определения необходима «точка отсчета» экологической опасности, которая могла бы служить целью достижения экологической безопасности.
Методика оценки риска как инструмента научной экспертизы в нашей стране основывается либо на принципах установления причинно-следственных связей в системе «среда-здоровье», либо на проведении многочисленных экспериментов по изучению механизма воздействия вредных факторов на организм при различной экспозиции. При комбинированном действии факторов решение крайне усложняется. Кроме того, в России существует ряд территорий, на которых выполнение действующих нормативов качества окружающей среды практически невозможно [16, 143]. В этих случаях становится невыполнимым экологическое прогнозирование развития ситуации.
Методика оценки состояния абиотического и биотического компонентов геоэкологической системы города
Город Воронеж является крупным транспортным центром с высоко развитой авто- и железнодорожной индустрией. Транспортные магистрали оказывают негативное влияние на геоэкологическую систему, что проявляется в возникновении динамических напряжений в грунтах [47]. Кроме того, асфальтовое покрытие дорог способствует локальному прогреву грунтов и грунтовых вод, под действием чего происходит изменение физических свойств грунтов, повышение агрессивности подземных вод, увеличение скорости течения химических реакций, а также биологической, химической и электрохимической коррозии.
Широко известно влияние автомобильных выбросов на геохимические параметры природной среды. Проблема транспорта в городе приобрела наибольшую актуальность в конце 90-х годов. Согласно данным Е.Г. Спиридонова суммарный выброс составляет 142 тыс.т. в год. Закономерно растет численность автомобилей — около 12% прироста ежегодно [128]. В настоящее время на миллион жителей города приходится около 400 тыс. единиц автотранспорта. Известно, что состояние окружающей среды в городах в настоящее время определяется на 70—85% выбросами автотранспорта. Для г. Воронежа воздействие данного источника проявлено максимально - 85%. Неблагоприятным фактором также является применение некачественного бензина и использование старой техники. Помимо перечисленных факторов, экологическую опасность представляют участки подъемов - при работе двигателей на низких оборотах происходит максимальный выброс продуктов сгорания: угарного газа, окислов азота, пыли, свинца и др.
Железная дорога является одной из главных транспортных артерий г. Воронежа. Железнодорожная транспортная сеть (ЖДТС) формирует особый элемент техногенного городского ландшафта с выделением следующих компонентов: железнодорожное полотно, насыпи, мостовые переходы, придорожные территории, вокзалы, переезды, локомотивные и вагонные депо, ремонтные заводы. Каждый объект ЖДТС имеет специфические черты воздействия. Город Воронеж относится к числу основных точечных пассажирских и грузообразующих центров, на долю которого приходится около 40% перевозок ЮВЖД.
В железнодорожную инфраструктуру г.Воронежа входят 4 станции, 3 вокзала, 2 локомотивных депо, 2 вагонных депо, опытная путевая механизированная часть, тепловозо-ремонтный завод им. Дзержинского, вагоно-ремонтный завод им.Тельмана и другие объекты. Общероссийские экологические транспортные проблемы характерны и для функционирования ЮВЖД. Среди передвижных источников на предприятиях железнодорожного транспорта основными загрязнителями окружающей среды являются тепловозы. К наиболее опасным загрязняющим веществам относятся нефтепродукты, отходы красок и шлаки, ТБО. Суммарный объем сброса в гидросистемы образуется за счет неорганизованных стоков в результате снеготаяния и ливневых осадков. Основными ингредиентами являются нефтепродукты, тяжелые металлы, взвешенные вещества и хлориды, которые используются в борьбе с гололедом. Экологический ущерб, наносимый ЖДТС компонентам окружающей среды и здоровью человека, выражен как линейно по трассе железнодорожной магистрали, так и локально на узловых станциях и вокзалах. Для современной ЖДТС характерен ряд экологических проблем, которые связаны с неудовлетворительным техническим состоянием подвижного состава и транспортных путей. Для данного транспорта отличительным является высокий уровень энергопотребления и наличие аварийных ситуаций.
В пределах города расположено множество различных промышленных предприятий как тяжелой, так и легкой промышленности, а также автозаправочные станции, нефтебазы, поля фильтрации, накопители и отстойники отходов предприятий, карьеры, теплоэлектростанции и очистные сооружения. Функционирование этих техногенных объектов предполагает выброс токсичных элементов в атмосферу и загрязнение ими приповерхностной части литосферы, что оказывает негативное воздействие на высшие и низшие экосистемы.
Территория г. Воронежа разделяется на правобережный и левобережный участки, которые характеризуются различными уровнями техногенной нагрузки [67].
Правобережный участок отличается высоким уровнем техногенеза. Центральная часть города характеризуется высокой плотностью промышленной застройки и максимальной транспортной нагрузкой. Над крупными магистралями района постоянно фиксируется фотохимический смог. Диоксиды азота здесь превышают ПДК в 4-5 раз. В пределах района наблюдается участок максимально выраженной неблагоприятной оценки, формирующейся при наложении атмохимических аномалий промышленных зон соседних административных районов [128].
Высокий уровень техногенеза характерен для промышленной зоны Коминтерновского района. В пределах этой зоны сконцентрировано большое количество промышленных предприятий, таких как завод "Эникмаш", АО "Тяжмехпресс", АООТ "Воронежский станкозавод", АООТ "Тяжэкс" (машиностроение); АООТ "завод радиодеталей", АООТ "Электросигнал" (радиоэлектроника), ТЭЦ-2, а также предприятия транспортно-ремонтного и машиноремонтного производства, производство промстройматериалов и железобетонных изделий, автотранспортные предприятия. Работа вышеперечисленных предприятий предполагает наличие выбросов отходов производства, представленных токсичными соединениями всех классов опасности.
Промышленная зона Советского района охватывает такие предприятия как опытный завод микроэлектроники Тиф", ОАО "Эталон" (радиоэлектроника), асфальтобетонный завод, автотранспортные предприятия и заводы по производству железобетонных изделий. Советский район города продуцирует около 5 тыс.т. загрязняющих атмосферу веществ ежегодно. Зоны с подобной оценкой включает также полигон ТБО "Юго-западный", "Северный" и Малышевский карьер. Площадь свалок изменяется от 1 до 2 км .
В юго-западной части расположены карьер АОЗТ ВКСМ, кладбища, предприятия строительного кирпича, керамики и машиноремонтного производства, правобережные очистные сооружения города. Русло ручья Песчаный Лог простирается в западном направлении, располагается между кладбищем и юго-западными микрорайонами города. Само русло представляет собой правобережный хозфекальный коллектор г. Воронежа и является источником формирования гидрогеохимической аномалии по содержанию ионов аммония.
Для северной, южной и, частично, западной частей правобережного участка территории г. Воронежа характерно минимальное отрицательное влияние на компоненты приповерхностной части литосферы, так как в этой зоне техногенная нагрузка анализируемых видов практически отсутствует.
В административном отношении левобережный участок г. Воронежа подразделяется на Железнодорожный и Левобережный районы. Они характеризуются весьма интенсивной техногенной нагрузкой. Это связано с тем, что левый берег является основной промышленной зоной города. Здесь сконцентрировано значительное количество предприятий как тяжелой, так и легкой промышленности: АООТ «Воронежский завод полупроводниковых приборов», АООТ «Завод-процессор», ОАО «Видеофон» (радиоэлектроника), Вагоноремонтный завод им. Тельмана (машиноремонтный), АООТ «ВАСО», ОАО «Элмаш», АООТ «Автоматика», ДАОЗТ «Воронежстальмост» (машиностроение), ОАО «Воронежсинтезкаучук», АООТ «Нефтепродукт», ОАО «Воронежшина» (химическая промышленность), производственные базы), а также карьеры, очистные сооружения, ТЭЦ, нефтебазы и автотранспортные предприятия.
Оценка преобразования биотического компонента геоэкологической системы
Аномальные значения СПК наблюдаются в пределах воздействия левобережных очистных сооружений. Площадь зоны весьма неблагоприятного состояния составляет около 3 км . Локальные зоны, характеризующиеся неудовлетворительной оценкой приповерхностных отложений, фиксируются в центральной части города и приурочены к зоне механического завода.
Около 50% территории относится к зоне условно удовлетворительного состояния приповерхностных отложений. Так, территория левобережного района представлена ею повсеместно. Зоной особого внимания в экологическом плане является участок бывших полей фильтрации завода СК им. Кирова.
Левобережная часть города характеризуется измененными и сильно измененными относительно фоновых значений величинами рН (от 13 до 37 %). Окислительно-восстановительная среда почв здесь также изменена. Данные обстоятельства, а также свежие поступления загрязняющих элементов определяют высокую долю нитритов в почвенном покрове. К зоне условно удовлетворительного состояния относятся территория влияния шламонакопителей ВЗСАК в с. Малышево. Эта зона имеет площадь около 4 км . Максимально здесь проявлены нитраты, фиксирующие хроническую степень загрязнения почв.
В пределах правобережья наиболее крупная зона условно удовлетворительного состояния фиксируется в юго-западной части г. Воронежа, она сливается с зонами городской застройки. Ее общая площадь приближена к 50 км . Здесь соединения азота представлены, в основном, аммонием и нитратами, что свидетельствует о их поступлении в виде удобрений, а также отходов животноводческих хозяйств. Изменения рН незначительны, а в южной части зоны соответствует фоновым значениям.
Территория Коминтерновского района характеризуется сильной степенью изменения рН (до 37 %). Строение разреза предполагает течение адсорбционных процессов средней степени проявленности. Этому также способствуют лессовидные суглинки, залегающие с поверхности. Высокая миграционная способность соединений азота приводит к их значительной аккумуляции только в крайних экологических ситуациях. Территория аэропорта характеризуется увеличением СПК до 13,8 и характеризуется условно удовлетворительной оценкой по степени загрязнения приповерхностных отложений.
Анализ состояния приповерхностных отложений территории г. Воронежа позволяет сделать следующие выводы: - почвенный покров в пределах территории г. Воронежа практически полностью нарушен и замещен техногенными грунтами. Неизмененные или слабоизмененные почвы наблюдаются лишь в парковых и лесных зонах. Грунтовая толща активной зоны сложена преимущественно песчаными и супесчаными отложениями, которые адсорбируют небольшое количество загрязняющих веществ; - загрязнение приповерхностных отложений соединениями азота в черте г. Воронежа незначительно. Зоны опасного состояния приурочены к крупным техногенным источникам и составляют менее 10% территории. Основная часть города по состоянию приповерхностных отложений характеризуется-удовлетворительным и условно удовлетворительным состоянием; - незначительные загрязнения приповерхностных отложений (при высокой степени техногенного воздействия) определяются особенностями строения грунтовой толщи и ее низкой степенью адсорбции, что обуславливает инфильтрацию загрязняющих элементов в нижележащие водоносные горизонты.
Подземные воды являются единственным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения городского и сельского населения территории г. Воронежа. Грунтовый, местами субнапорный, водоносный неоген четвертичный аллювиальный комплекс является основным эксплуатационным горизонтом. Водоотбор из него на этой территории составил в среднем 520,62 тыс. м /сут. Подземные воды нижележащих девонских горизонтов и комплексов архей-протерозойской зоны кристаллических пород в силу слабой водообильности (водоотбор в среднем составил соответственно 0,17 и 0,32 тыс. м3/сут) имеют ограниченное использование [61].
Основным техногенным фактором, изменяющим естественный ход гидрогеодинамических условий в пределах территории г. Воронежа, является эксплуатационный отбор подземных вод [164]. Для этого создано 11 централизованных водозаборов, в том числе восемь в г. Воронеже и три за его пределами: п.Тенистый, п.Подклетное и п.Шилово. Ежегодно городскими водозаборами подается 250,19 млн.м воды, из которых 59,7% (149,4 млн.м ) используется на хозяйственно-питьевые нужды населения, а остальные 100,55 млн.м3 - на производственные нужды предприятий города. Основной проблемой гигиены водоснабжения населения г.Воронежа остаются природные особенности состава воды подземного водоносного горизонта, влияние на него Воронежского водохранилища, дефицит питьевой воды и продолжающееся антропогенное загрязнение [102].
Воздействие водоотбора на гидрогеодинамические условия территории г. Воронежа, главным образом, определяются наложением на естественный поток понижений уровней и образованием депрессионных воронок. Формирование депрессионных воронок и величины уклонов преобразованных потоков подземных вод зависят от характера и величины водоотбора, фильтрационных свойств и граничных условий водоносного пласта [125].
Мониторинг компонентов геоэкологической системы города
Таким образом, разработана методика интегральной оценки геоэкологических рисков территорий городских агломераций, связывающая состояние абиотического компонента с диагностическими откликами в биотическом компоненте геоэкологической системы города. В диссертации дано определение термина «геоэкологический риск». Предлагаемая методика основана на применении количественных критериев для оценки состояния компонентов геоэкологической системы, далее структурированных в интегральные баллы оценок геоэкологических рисков. Алгоритм проведения оценки геоэкологических рисков: 1) количественная оценка абиотического компонента, 2) количественная оценка биотического компонента, 3) интегральная оценка геоэкологического риска, позволяющая выделить 4 уровня ГЭР - минимальный, низкий, средний, высокий. Бальный подход дает возможность интегрирования различных показателей, использования единых единиц измерения, что является весьма актуальным для проведения таких оценок на территории крупного города. Применение данной методики для картографирования - доступное и функциональное средство зонирования исследуемой территории по уровню проявления геоэкологических рисков.
Картографирование территории г. Воронежа по уровням геоэкологических рисков Реализация предложенной методики интегральной оценки геоэкологических рисков территорий городских агломераций позволила провести зонирование территории г. Воронежа по степени проявленности ГЭР.
Методика компьютерной обработки материалов основывалась на оцифровке основной топографической карты г. Воронежа при помощи геоинформационных технологий с использованием программного обеспечения «ArcView 3.2». Поля первичных признаков формировались в регулярную сеть (матрицу) путем интерполяции значений по точкам наблюдения. Матричная форма представления данных дала возможность унифицировать описание территории г. Воронежа - получить набор непрерывных признаковых полей, что, в свою очередь, позволило построить карты изолиний с произвольным сечением, дать дифференциальную характеристику показателей по районам города, получить статистические характеристики полей исходных признаков, оценить эквивалентность и закон их распределения. Кроме этого, матричная форма представления данных является удобной для решения прогностических и классификационных задач.
К первичным признакам, по которым строились матричные слои, относятся содержание загрязняющих элементов в почве, в снежном покрове и в подземных водах, плотность промышленной застройки и дорожной нагрузки. Результатом формирования оценочных признаков явились комплексные карты полей суммарной концентрации загрязнения в почве и снежном покрове и плотности техногенной нагрузки (исходные признаки -плотности промышленной застройки и дорожной нагрузки). Каждый оценочный признак имеет свои рабочие градации (критерии оценки), определяющие разделение территории по уровню комфортности.
Для оценки воздействия абиотического компонента на биотический в данной работе использован метод картографического моделирования с применением геоинформационных технологий. На тематических картах четыре типа зон (удовлетворительная, условно удовлетворительная, неудовлетворительная, критическая) выделяются определенным цветом: - зона удовлетворительного состояния (благоприятная) - зеленым; - зона условно удовлетворительного состояния (относительно благоприятная) - желтым; - зона неудовлетворительного состояния (весьма неблагоприятная) оранжевым; - зона критического состояния — красным. Каждой зоне присвоено определенное количество баллов. Комплексные карты строились методом «overlay», т.е. просвечиванием всех построенных тематических оценочных карт [56], что позволяет выявить максимально измененные участки, в пределах которых соединения азота входят в ряд ведущих факторов, влияющих на состояние биоты. Данный подход обеспечивает оперативное построение картографических моделей, отражающих состояние изучаемых геоэкологических систем с учетом многофакторности внешних воздействий, что особенно валено для проведения геоэкологических исследований и оценок рисков.
На начальном этапе в пределах города выявлены территории, где состояние растительности обусловлено состоянием приповерхностной части литосферы, что позволяет говорить о воздействии абиотического компонента на биотический. Такую взаимосвязь отражают комплексные карты состояния природной среды и растительности (см. рис. 3.1 и 3.2).
На значительной территории города прослеживаются участки, где на растительность влияет состояние атмосферных осадков. Такие территории выявлены в центральной части правобережья и районе нефтебазы, а также прослеживаются на значительной части города и приурочены к центральным частям правобережья и левобережья, свалкам бытовых и промышленных отходов, очистным сооружениям, отстойникам.
На исследуемой территории четко прослеживаются локальные участки, в пределах которых состояние биоты обусловлено непосредственно состоянием приповерхностных отложений. Такое воздействие на растительность наблюдается в пределах зоны воздействия нефтебазы.
Зоны сильной взаимосвязи абиотического и биотического компонентов выявлены в южной части правобережья города, а также в восточной части левого берега и обусловлены состоянием приповерхностных отложений. На правом берегу такие зоны приурочены к пос. Тенистый, правобережным очистным сооружениям, пос. Малышеве, пос. Шилово,
