Систематика городов и городских ландшафтов

Геохимические принципы имеют ведущее значение при эколого-геогра­фической классификации городов. Однако пока базовая классификация не рaзработана, рационально рассмотреть систематику городов с чисто геохи­мических позиций на основе показателей, характеризующих их природную и техногенную ситуацию - количество выбросов, стоков, уровни загрязнения, природные особенности. Подобная геохимическая информация хотя и в не­ полном объеме имеется для многих городов.

Можно выделить два уровня геохимической систематики урбанизированных тeрриторий. Первый - это систематика городов как целостных систем, вто­рой - систематика ландшафтов внутри города. Оба подхода опираются на близкие, но не полностью совпадающие принципы.

Отряды городов. Селитебные, в том числе и городские ландшафты, мы относим к отряду антропогенных ландшафтов, в основе выделения которого лежит ведущая роль техногенной миграции, наличие искусственного рельефа (строения), концентрация населения. В качестве первого приближения этот таксон целесообразно разделить на таксономические единицы, выделяемые по техногенным и природным особенностям миграции и концентрации хи­мических элементов (табл. 1.).

 

Геохимические принципы эколого-географической систематики городов

Таблица .1. Основные таксономические единицы геохимической систематики городов

	Наименование единицы	Критерии выделения
	Отряд	Ведущая роль техногенной миграции, искусственный рельеф, концентрация населения (селитебные ландшафты)
	Разряд	Степень техногенного воздействия на население и городскую среду
	Группа	Группа природных геохимических ландшафтов
	Тип	Тип природного геохимического ландшафта
	Семейство	Особенности воздушной миграции продуктов техногенеза.
	Класс	Класс водной миграции продуктов техногенеза
	Род	Геохимическая специализация литогенного субстрата

 

Разряды городов. Между содержанием вредных веществ в атмосфере и размеров города существует довольно четкая зависимость, что позволяет использовать число жителей в качестве одного из оснований геохимической классификации городов. Но так как существуют крупные города с относительно небольшим количеством выбросов и, наоборот, малые и средние города с большим объемом выбросов, более информативным показателем степени загрязнения является коэффициент эмиссионной нагрузки, показывающий количество выбросов на одного жителя в год (Е+P/N, где P – количество выбросов, тыс.т год, а N – число жителей, тыс. чел.).

В крупных городах с населением более 500 тыс. человек Е меняется от 0,1 до 0,7 со значениями более 0,3 в городах с преобладанием химической и нефтехимической промышленности (Баку, Омск, Ярославль, Уфа, Тольятти) и тяжелым машиностроением (Челябинск, Тула). Для Москвы Е составляет 0,12 т/чел. год. В малых и средних городах Е изменяется от 0,2-0,3 до более 10. Среди наиболее загрязненных городов явно преобладают города с черной и цветной металлургией.

1. L (менее 0,3 т/чел год – многие крупные и средние города с машиностроительной специализацией);

2. M (0,3-1) – крупные города с нефтехимической и химической промышленностью и другие промышленные центры;

3. N (1-2) – города черной и цветной металлургией, тяжелым машиностроением, химической промышленностью (Липец, Нижний Тагил, Краснотурьинск, Ангарск, Фергана, Днепродзержинск, Лисичанск);

4. Р (2-3) – Новотроицк, Красноперекопск, Череповец, Магнитогорск;

5. R (3-5) – Темиртау (Е=4,4);

6. S (более 5) – Норильск (около 12-13 т/чел год)

Сочетание эмиссионной суммарной наргузки на одного жителя в год или на площадь с известными показателями уровней загрязнения депонирующих сред – почв и снега можно использовать в качестве оснований для выделения разрядов городов, которые обозначаются буквенно-числовыми индексами и оцениваются в баллах..

Важной эколого-геохимической характеристикой городов является струк­тура загрязнения. Она может учитываться отдельно для макрополлютантов (оксиды и диоксиды азота, серы, углерода, пыль), на долю которых прихо­дится более 90 - 95% от общего объема выбросов, и микрополлютантов, объемы выбросов которых малы, но велики уровни концентрации в выбро­сах и токсичность (тяжелые металлы, хлорорганические соединения, углеводо­роды и др.). Так, среди крупных городов мира по средним концентрациям воздухе выделяются "серные" города - Тбилиси, Тегеран, Милан, Сеул и др., азотные - Донецк, Ташкент, Тель-Авив, Одесса, Москва и др., "углеродные" - Париж, Сантьяго, Ереван, Мадрид и др.

Подобная геохимическая специализация существует и для микропpимесей, особен­но в депонирующих средах - почвах, растениях, донных отложениях. Наиболее высо­кие кларки концентрации в почвах (относительно литосферы) 30 наиболее загрязнен­ных микроэлементами городов бывшего СССР имеют Cd, Рb, Zn, Сu, а наиболее контрастные локальные техногенные аномалии в этих городах образуют Ni, Cd, Zn, Сu и Hg. Их максимальные содержания достигают десятков и даже сотен кларков концентрации (Cd, Рb). Каждый промышленный город имеет свою геохими­ческую специализацию, которую следует учитывать при выделении подразрядов городов:

Норильск - Сu, Ni, Рb;

Тольятти - Сr, Мо, Ni, Рb, Сu;

Братск - 3,4 бензпирен, Al, F, Zn, Ве, Рb;

Чернобыль - Рu, ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr.

Так. наряду с "серными" и "азотными" выделяются "медные", "фтор­ные", "плутониевые" и другие города.

Геохимическая специализация и загрязнение городов изображаются на эко­логических ландшафтно-геохимических картах в виде формул из символов приоритетных загрязняющих поллютантов. Например, в числителе - коэф­фициенты аномальности в атмосферных выпадениях, снеге, в знаменателе ­в почвах. Если необходимо, рядом с дробью - в растениях, а также суммар­ные показатели загрязнения (перед дробью).

Группы и типы городов выделяются по группам и типам природных лан­дшафтов, в которых сформировался городской ландшафт. Так, существенно различаются группы городов в тундре, тайге, пустыне. С этих же позиций в лесной группе выделяются типы городов влажных тропиков и тайги, в пус­тынной группе - города тропических и бореальных пустынь и т.д. С зональ­ных позиций геохимия ландшафтов городов еще не анализировалась. Это, несомненно, связано как с определенной ландшафтно-геохимической уни­кальностью каждого города, так и отсутствием исследований типа: "азотные", "свинцовые" города в разных природных зонах или, наоборот, разной геохи­мической специализации в одной зоне.

Семейства городов определяются особенностями воздушной миграции про­дуктов техногенеза, положением города в бассейнах атмосферного переноса и региональными особенностями загрязнения и самоочищения атмосферы. Важ­ное значение имеет соотношение сильных и штилевых ветров, наличие инвер­сий, определяющих появление смога, рельеф и Т.д. Критерии выделения се­мейств требуют уточнения. Многие из этих факторов отражены в геоморфоло­гии города. Поэтому выделяются равнинное семейство (Москва), горно-кот­ловинное и горно-долинное (Улан-Батор, Тбилиси), предгорное (Алма-Ата), приморское (Санкт-Петербург) и другие. Приморские города характеризуют­ся высокой очищаемостью атмосферного воздуха от загрязнителей, и поэтому среди крупных промышленных городов мира только они (Копенгаген, Осака, Токио, Нью-Йорк, Ванкувер, Мельбурн, Торонто) отличаются наименьшими средними концентрациями взвешенных в воздухе частиц. На­оборот, горно-котловинные и предгорные города при прочих равных факторах имеют самые высокие показатели загрязнения.

Классы городоввыделяются по условиям водной миграции продуктов техногенеза,положению в каскадных ландшафто-геохимических системах. Как и в природных ландшафтах имеются кислые, кислые глеевые, кальциевые и прочие классы: различающиеся интенсивностью миграции и по характеру разложения техногенных веществ для города в целом целесообразно указывать пространственную структур преобладающих по площади классов в aвтoномных и подчиненных позициях. Это определяет особенности концентрации загрязняющих веществ в типичных почвенно-геохимических катенах. Число классов может быть достаточно велико, но в почвах и донных отложениях городов наиболее типичны, по-видимому, 8 - 10 основных сочетаний окислительно-восстановительных и щелочно-кислотных условий, лежащих в основе выделения классов. Так, в Тольятти кислые и нейтральные классы ландшафтов существенно различаются не только условиями водной миграции поллютaнтoв, но и уровнями загрязнения в зависимости от миграционных особенностей ассоциаций химических элементов.

Родыгородов определяются геохимической специализацией литогенного cyбстрата.По уровнямсодержания токсичных элементов и соединений в коренных, почвообразующих породах и почвах можно выделить три рода:

1 - фоновые города с околокларковыми содержаниями большинства элементов (многие города на чет­вертичных рыхлых отложениях); 2- субаномальные ландшафты с повышенными содержаниями отдельных элементов в литогенной основе; 3- города с природно­аномальными, литогеохимическими условиями, построенные на территории руд­ных, угольных, нефтяных и газовых месторождений, где высокие природно-обус­ловленные концентрации токсичных элементов создают достаточно высокий уро­вень загрязнения городского ландшафта. Примерами служат город Моа на хром­никелевом месторождении Кубы, Баку - в нефтеносном районе и др. Добыча и переработка полезных ископаемых в этих случаях вносит дополнительную техноген­ную нагрузку, что увеличивает опасность экологической ситуации.

Возможны и другие подходы к геохимической систематике городов, напри­мер, в большей степени учитывающие устойчивость городских ландшафтов к заг­рязнению, :медико-гигиенические и медико-геохимические показатели и т.п. Но это проблема дальнейших исследований или создания классификаций городов, основанных на других, негеохимических признаках. Предложенные принципы геохимической систематики городов учитывают главные факторы - интенсив­ность и характер техногенной нагрузки и природно-техногенную геохимическую обстановку, в которой мигрируют и трансформируются загрязняющие вещества.