Экологическое нормирование в области охраны атмосферного воздуха как инструмент сохранения экологических парков.
(, младший научный сотрудник Атмосфера,
, начальник отдела Атмосфера,
, младший научный сотрудник Атмосфера)
Зеленые насаждения городов представляют собой сложную мозаику преимущественно искусственных растительных сообществ, функционирующих в урбанизированной среде. Городская среда отличается от естественной по степени и характеру воздействия ряда факторов. По своему строению биоценозы городских насаждений очень разнообразны: от достаточно сложных, приближенных к биоценозам естественных пригородных лесов (лесопарки, парки, ботанические сады) до самых упрощенных по своей структуре и составу (уличные аллейные посадки).
Исторические парки и особо охраняемые природные территории, расположенные в пределах и вблизи городских территорий, подвержены негативному влиянию высокого уровня загрязнения атмосферного воздуха, обусловленного деятельностью промышленных предприятий и автотранспорта. Для сохранения компонентов экосистем, в т. ч. расположенных на урбанизированных территориях, необходимо применение принципов экологического нормирования, которые гарантируют сохранность наиболее чувствительных элементов экосистем.
На сегодняшний день в области охраны атмосферного воздуха действует система нормируемых показателей, носящая гигиенический характер и не ориентирующая систему воздухоохранной деятельности на защиту объектов окружающей среды. Вместе с тем установлено, что реакция растительных сообществ на загрязнение атмосферного воздуха происходит при концентрациях ниже действующих санитарно-гигиенических нормативов.
Оценка влияния уровня загрязнения атмосферного воздуха на компоненты экологических систем может рассматриваться как минимум в двух аспектах экологического нормирования – применение в качестве критериев критических уровней загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, которые в российской природоохранной практике называются "экологическими нормативами качества атмосферного воздуха", и критических нагрузок [1].
До настоящего времени экологические нормативы качества атмосферного воздуха разработаны только для лесных экосистем, расположенных в районе музея-усадьбы "Ясная Поляна" и в Братском районе Иркутской области [2,3]. Поэтому экологические нормативы качества атмосферного воздуха для зеленых зон городских территорий должны быть разработаны как с учетом длительности воздействия (среднегодовые), так и с учетом экологических условий города [4,5].
Анализ состояния атмосферного воздуха по данным постов автоматизированной системы мониторинга (АСМ) [6], вблизи которых расположен ряд исторических парков Санкт-Петербурга, показал наличие превышений среднегодовых значений экологических нормативов, принятых в соответствии с [2]. При этом среднегодовой уровень качества атмосферного воздуха с учетом гигиенических нормативов практически не превышен. Состояние зеленых насаждений ряда зеленых зон города по данным мониторинга, проводимого различными службами [6], оценивается как ослабленное или умеренно нарушенное.
Таблица 1 - Оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха (ПДКс. с.) на территориях зеленых зон Санкт-Петербурга по данным АСМ с учетом экологических нормативов качества атмосферного воздуха, принятым в соответствии с [2]
№ станции | Адрес станции | Ближайшая к станции зеленая зона | Азота диоксид | Серы диоксид | Состояние Зеленой зоны |
ПДК э. н ПДК г. н | |||||
1 | Вяземский сад | 2,2 1.1 | 0,7 0,2 | Ослабленное* | |
2 | Колпино, ул. Красная | Бульвар на ул. Красной | 1.2 0,6 | - | Ослабленное* |
5 | пр. Маршала Жукова, д. 30, к.3 | Бульвар на. ул. Морской Пехоты | 2,0 1.0 | - | Ослабленное* |
6 | В. О., Вёсельная ул., д. 6 | Линейные насаждения Наличной улицы | 1,8 0.9 | 0,7 0,2 | Деградированные ЗН [37,68] |
7 | ул. Шпалерная, д. 56 | Бульвар на Фурштадской ул. | 2,0 | - | Повреждение крон липы* |
8 | Пр. Королева д.36 | Бульвар. На ул. От Планерной до ул. Королева | 1.4 0.7 | - | Ослабленное* |
14 | г. Зеленогорск, пляж "Золотой" | Зеленогорский парк культуры и отдыха | 0,6 0,3 | 0,3 0,1 | Умеренно нарушенные ЗН[36,68] |
15 | Петровский парк | 1,0 0,5 | 0,3 0,1 | Умеренно нарушенные ЗН[36,68] | |
16 | ул. Севастьянова, д. 11 | Московский парк Победы | 1,8 0.9 | 0,7 0,2 | Ослабленное[68] |
17 | г. Пушкин, Тиньков пер., д. 4 | Екатерининский парк, Александровский парк | 1,2 0.6 | - | Умеренно нарушенные ЗН[68] |
21 | Г. Ломоносов ул. Федюнинско-го. | Дворцово-парковый ансамбль | 0.8 0.4 | 0,3 0,1 | Умеренно нарушенные ЗН[68] |
Примечание* данные Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и экологической безопасности Санкт-Петербурга
Используя методический подход, изложенный в [4,7], численные значения экологических нормативов качества атмосферного воздуха для исторических парков города могут быть получены экспериментальным методом через фумигацию лесных растений в лабораторных условиях или расчетным методами.
Используя методический подход, предложенный в [7], формула расчета численных значений экологических нормативов, выраженных среднегодовыми концентрациями загрязняющих веществ, принимает вид:
ПДКэнj = (Ky – 0,01 * B) * ПДКсан j * a, (1)
где,
ПДКэнj —экологический норматив качества атмосферного воздуха, имеющий среднегодовое осреднение мг/м3;
ПДКсан — санитарно-гигиенические ПДК, имеющие среднесуточное осреднение (мг/м3);
Ky —коэффициент устойчивости зеленых насаждений;
B — показатель бонитета насаждений;
a— коэффициент принимается в соответствии с [8]
Экологические условия городской среды, оказывающей влияние на зеленые насаждения, представлены в формуле показателем В, который определяет богатство условий и продуктивность зеленых насаждений города.
Экологические нормативы качества атмосферного воздуха прекрасно вписываются в действующую в РФ систему нормирования выбросов. Однако надо отметить, что предельно-допустимые концентрации загрязняющих веществ нормируют содержание загрязняющих веществ в отдельных средах без учета геохимических зависимостей между компонентами экосистем, характеризуют степень антропогенных изменений в химическом составе сред без учета интенсивности предшествующих, существующих или допустимых воздействий.
Критические нагрузки характеризуют некий порог поступления загрязняющих веществ в экосистемы, превышение которого ведет к возникновению экологического риска, учитывают геохимические связи между отдельными компонентами экосистем и существующие естественные колебания или изменения параметров отдельных сред, позволяют оценить допустимый уровень техногенной нагрузки с учетом функционального использования территорий, дают представление о соотношении существующего и допустимого воздействия.
Величины критических нагрузок могут быть охарактеризованы как «максимальное поступление поллютантов (сера, азот, тяжелые металлы, стойкие органические соединения и др.), которое не сопровождается необратимыми изменениями в биогеохимической структуре, биоразнообразии и продуктивности экосистем в течение длительного времени, т. е., 50-100 лет» [9]. Применительно к городским территориям, критическая нагрузка представляет собой индикатор устойчивости экосистемы, поскольку показывает величину максимально допустимого поступления загрязняющих веществ, выше которой существует риск повреждения биогеохимической структуры и функций городской экосистемы. Сопоставляя величины превышений для различных городских территорий, можно определить такой уровень необходимого сокращения эмиссии соединений серы и азота, при котором величины критических нагрузок не были бы превышены. [10]
В зависимости от характера воздействия на компоненты окружающей среды и обусловленные этим негативные эффекты, загрязняющие вещества при расчете величин КН подразделяются на следующие группы:
° кислотной направленности действия на компоненты экосистем – окислы серы и азота (SО2, NО2);
°обуславливающие эвтрофирование (изменение питательного статуса) биоценозов – соединения азота (NОх, NН4);
°характеризующиеся токсичностью для живых организмов – тяжелые металлы (Pb, Cd, Hg)
В основе понятия критической нагрузки лежит идея взвешивания отложений, которым подвержена некая экосистема, относительно способности этой экосистемы к амортизированию поступления (например, кислотное поступление амортизируется эрозией) или к его удалению из системы (напр., уход азота с уборкой урожая) без вредных последствий внутри и вне системы. [12]
Допустимая нагрузка кислотообразующих соединений рассчитывается с помощью следующего базового уравнения:
КН (Ас) = BCdep+BCwe-Cldep-BCupt-ANCle(crit) (2)
где,
BCdep – поступление основных катионов (Ca, Mg, K, Na) с атмосферными выпадениями;
BCwе – поступление основных катионов за счет внутрипочвенного выветривания минералов;
Cldep – поступление ионов Cl с атмосферными выпадениями;
BCupt – закрепление катионов (Ca, Mg, K) в продукции растительной биомассы;
ANCle(crit) – критическое вымывание ионов водорода.
Для расчета допустимой нагрузки эвтрофирующих соединений азота используется следующее базовое уравнение:
КН (N)nutr = Nim+Nupt+Nle(acc)/(1-fde) (3)
где, Nim – количество азота, ежегодно закрепляемого (иммобилизованного) в почве за счет процессов создания почвенного органического вещества;
Nupt – азот, аккумулированный в приросте продукции растительной биомассы;
Nle(acc) – допустимое вымывание азота из почв в почвенно-грунтовые воды;
fde – коэффициент, определяющий интенсивность денитрификации.
Единицы измерения – г-экв./га в год или кг N/га в год.
Расчет величин критических нагрузок тяжелых металлов в условиях городских экосистем рассчитывается с помощью уравнения полудинамичексого масс-баланса:
CL(M) = M_le + M_up + ^M
^M100 = p * h * ( [M]s(crit) – [M]s(pres)) / T (5)
где,
р – плотность почвы, h – толщина рассматриваемого слоя, [M]s(crit) – значение концентрации металла в почве, соответствующее ПДК или ОДК, [M]s(pres) – современный уровень концентрации, T – период времени, за который допускается увеличение концентраций ТМ в почве.
Для расчета величин критических нагрузок необходимы данные о метеорологических условиях территорий, почвенные описания, данные о растительных сообществах территории, значения выпадений загрязняющих веществ.
Принимая во внимание широкое разнообразие городских экосистем, величины критических нагрузок сравниваются с поступлением этих соединений с атмосферными осадками, удобрениями, бытовыми и промышленными отходами и выявляются экосистемы, для которых величины критических нагрузок превышены. Сопоставляя величины превышений для различных городских территорий, можно определить такой уровень необходимого сокращения эмиссии соединений серы, азота и тяжелых металлов, при котором величины критических нагрузок не были бы превышены. Превышения критических нагрузок могут использоваться в качестве инструмента для регулирования уровня загрязнения атмосферного воздуха.
Таким образом, использование экологических нормативов качества атмосферного воздуха и критических нагрузок для оценки состояния исторических парков Санкт-Петербурга является актуальной и необходимой мерой, которая позволит не только обеспечить оптимальные условия для сохранения зеленых насаждений Санкт-Петербурга, но и, в конечном счете, решить проблемы по поддержанию экологического равновесия и устойчивого развития территорий.
Список использованных литературных источников.
1. Федеральный Закон "Об охране атмосферного воздуха".— М., 19с
2. Временные нормативы предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, оказывающих вредное воздействие на лесные насаждения в районе музея-усадьбы «Ясная поляна». –М.: ВНИИЛМ, 1984. – 17 с.
3. Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе зон произрастании лесообразующих древесных пород. М., 1995. – 8 с.
4. Мартынюк. А. А., Л, Жидков нормирование качества атмосферного воздуха с целью сохранения лесных экосистем // Охрана атмосферного воздуха. Атмосфера, 2010- № 2. – С. 41-45.
5. Шарыгина использования среднегодовых пороговых концентраций в атмосферном воздухе для растительности в системе нормирования выбросов.//Проблемы охраны производственной и окружающей среды. Сборник материалов и научных трудов и научных трудов инженеров экологов. Выпуск 4.Волгоград, 2012-С.98-101.
6. Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге в 2010 году. / под. ред. , . – СПб.: Сезам, 201с.
7. , , Коплан-Дикс численных значений экологических нормативов качества атмосферного воздуха с целью сохранения лесных экосистем. // Сборник трудов Атмосфера». СПб. 2012. - С.129-137.
8. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия: Утв. Минприроды РФ 30.11.1992
9. Башкин риска при расчетах критических нагрузок на экосистемы // Тяжелые металлы в окружающей среде. Пущино: ОНТИ НЦБИ. 1997. С. 172-181
10. , , Методологические основы оценки критических нагрузок поллютантов на городские экосистемы. Москва: 2004
11. Nillson J., Grennfelt P (eds) Critical loads for sulphur and nitrogen. Environmental report 1988, Nordic council of monisters, Copenhagen. 418 pp
12. Руководство по методологиям и критериям моделирования и картирования критических нагрузок и уровней влияния атмосферных загрязнений, а также рисков и трендов, Конвенция ЭКЕ ООН по трансграничному загрязнению воздуха на большие расстояния
