Насаждения и загрязнение атмосферы

Загрязнение атмосферы — одна из самых распространенных и наиболее сложных форм воздействия городов на окружающую среду.

Воздух в городе загрязняется твердыми частицами, пылью, сажей, золой, аэрозолями, газами, парами, дымом, цветочной пыльцой и т. д. Смешение загрязнителей серьезно затрудняет оценку воздействия каждого отдельно взятого компонента, которые, вступая во взаимодействие, увеличивают отрицательные последствия.
 
Диаграмма выбросов вредных веществ различными источниками загрязнения воздушного бассейна в городах
Диаграмма выбросов вредных веществ различными источниками загрязнения воздушного бассейна в городах а — по массе; б — по токсичности; 1 — промышленные предприятия; 2 — транспорт; 3 — теплоэнергетические объекты
 
К основным источникам, загрязняющим атмосферу, относятся промышленные предприятия, топливно-энергетические предприятия, транспорт.
 
От загрязненного воздуха страдает человек и все, что его окружает: растительность, животный мир, архитектурные памятники, металл, строительные материалы, ткани и т. д.
 
В настоящее время состав сухого воздуха в атмосфере определяется следующим соотношением газов:
 
Газы / Содержание в воздухе (% по объему)
Азот N2.......... 78,09
Кислород O2.......... 20,95
Аргон A2.......... 0,93
Углекислый газ CO2.......... 0,03
Неон Ne.......... 1,82-10~3
Гелий He.......... 5,24-10~4
Криптон Kr.......... 1,14-10~4
Водород H2.......... 5,00 -10~5
Ксенон Xe.......... 8,70-10~6
 
Перечисленные газы принято считать составляющими воздуха по содержанию и распространению в атмосфере. Деятельность человека систематически нарушает это соотношение.
 
Увеличению содержания СО2 в атмосфере Земли в значительной мере способствует непродуманное сведение на огромных территориях лесов, которые служили важнейшими поглотителями СО2 и источниками кислорода.
 
Многие ученые считают, что величина и сила антропогенного воздействия на климат прежде всего зависят от выделения углекислоты в процессе сжигания топлива, преобразования планетарного круговорота этого газа и повышения его концентрации в атмосфере, что вызывает «парниковый эффект» — ухудшение прозрачности воздуха для теплового излучения земли и как следствие — повышение температуры атмосферного воздуха. Повышая температуру земной поверхности и прилегающего воздушного слоя, рост содержания СО2 нарушает энергетический баланс атмосферы. Моделирование этих процессов показывает, что к началу следующего века реально достигнутая концентрация СО2 в состоянии повысить среднюю поверхностную температуру Земли на 1 °С. Сохранение современных темпов роста производства энергии за счет сжигания ископаемого горючего ведет к росту концентрации СО2 и как следствие — к изменению земного климата.
 
Кроме упомянутых выше газов в воздухе всегда находятся различные примеси, как газообразные, так и твердые, жидкие (метан CH4, окись углерода CO, сернистый газ SO2, закись азота N2O, озон O3, двуокись азота NO2, Rr, окись азота NO, водяной пар). Их содержание в разных точках земного шара неодинаково и непостоянно.
 
В результате деятельности человека в воздух выбрасывается окись серы. В недалеком прошлом она попадала в воздух вместе с дымом, сейчас ее поставляют и другие источники. Основными источниками являются выбросы электростанций и промышленных предприятий, работающие на угле и нефтетопливе с высоким содержанием серы, производства металлов из сернистых руд. Немалое значение имеют бытовые источники.
 
Каждая тонна угля с 3 %-ным содержанием серы при сжигании выделяет в атмосферу около 60 кг сернистого ангидрида. Крупная тепловая электростанция ежедневно выбрасывает в воздух сотни тонн сернистых соединений. Из окисей образуется двуокись серы SО2, другая часть подвергается дальнейшему окислению в процессе сгорания, превращается в сернистый ангидрид (трехокись серы SO3), небольшое количество серы остается в золе. Сернистый ангидрид, растворяясь в воде, образует серную кислоту H2SO4.
 
Двуокись серы, попав в воздух, может окислиться и превратиться в серную кислоту, а затем, вступая в реакции с другими загрязнителями,— в сульфаты. Соединения серы в виде газов, частиц или дымки воздействуют на дыхательные пути, кожу и глаза человека при содержании их в воздухе в количестве 100 мг/м3. Самые мельчайшие частицы проникают в легкие.
 
Выбросы серы в атмосферу постоянно и быстро растут, и именно окислы серы на 70—80 % определяют кислотность дождей. Величина выпадения серы на территорию страны достигает 15 млн. т в год.
 
Поэтому наибольший эффект по предотвращению закисления среды достигается только сокращением выбросов за счет предварительного удаления серы из топлива или создания эффективных устройств по очистке дымовых газов.
 
Возникновение новых еще более пагубных последствий связано с появлением на ТЭЦ и промышленных предприятиях труб большой высоты (300—400 м), позволивших снизить загрязнение приземного слоя атмосферы вокруг предприятия, но не уменьшающих количество выбросов, а только рассеивающих их на огромных территориях. Так, в Швеции и Норвегии только 20—25 % закисления среды собственного происхождения, остальное переносится из других стран. Если закисление будет продолжаться в том же темпе, через 10 лет около 1000 озер останется без рыбы, резко упадет урожайность.
 
Увеличившееся рассеивание элементов повлекло за собой возрастание в окружающей среде концентрации тяжелых металлов. Наибольшую опасность как для природы, так и для человека представляют ртуть, свинец, кадмий, мышьяк, ванадий, олово, цинк, сурьма, медь, молибден, кобальт, никель. Свинец в атмосферу попадает в основном из выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания.
 
Тяжелые металлы, попадая с воздухом, водой, растительной и животной пищей непосредственно в организм человека, накапливается в печени, почках, оказывают неблагоприятные воздействия на ткани костей.
 
В теплое время года в воздухе городов наиболее развитых стран средний уровень содержания свинца в зависимости от конкретных условий меняется от 2 до 8 мкг (иногда несколько больше) на 1 м3 воздуха. Зимой же концентрация свинца резко возрастает. Следует иметь в виду, что наличие даже 3 мкг свинца в 1 м3 воздуха приводит к содержанию 30 мкг его на 100 мл крови человека.
 
Загрязняют атмосферу и самолеты, особенно сверхзвуковые, разрушая слой озона.
 
Схема воздействия загрязнителей на растения
Схема воздействия загрязнителей на растения
 
Помимо углекислого газа и серы в атмосферу от автомобилей, ТЭЦ, промышленных предприятий, от удобрений сельскохозяйственных угодий поступает большое количество азота. В процессе горения из азотистых компонентов некоторых материалов или в результате связывания атмосферного азота образуются газообразные загрязнители воздуха — окись азота и двуокись азота. Окись азота превращается (медленно, при большом разбавлении) в двуокись азота. Окиси азота образуются при контакте азота и кислорода с горячей поверхностью в результате любого процесса горения (двигатели внутреннего сгорания, ТЭЦ, бытовой газ и т. д.); они образуются при извержении вулканов или молниях. Исследования показали, что источники различной высоты, плотности размещения и объема выбросов не пропорционально влияют на загрязнение воздуха в приземном слое. Если на долю энергетики приходится около 60 % выбросов окислов азота, то вклад их в загрязнение воздуха не превышает 20 %. Хотя выбросы от автотранспорта значительно меньше, однако они являются поставщиком около 70 % загрязнителей. Поэтому в расчетах по оценке концентраций вредных веществ в воздухе учитываются все источники выбросов независимо от их параметров и объемов выбросов. 
Существенное значение имеет запыленность атмосферы, особенно в энергетическом балансе биосферы, так как пыль рассеивает и поглощает солнечную радиацию. По подсчетам, поступление пылевидных частиц в атмосферу Земли составляет (млн. т в год): от индустриальных процессов— 45, энергетических и отопительных процессов — 36, других видов хозяйственной деятельности — 30, ветровой эрозии почв — 500, лесных пожаров — 135, извержения вулканов — 250, от испарения морской воды — 1000 и космическая пыль — 10.
 
Мероприятия по охране атмосферного воздуха должны осуществляться на основе широко поставленных научно-исследовательских работ, посвященных изучению количественной концентрации загрязнений, попадающих в атмосферу, и дальности их распространения. Установлено, что из общего количества загрязнений 27 % поступает от электростанций, 24,3 % — от предприятий черной металлургии, 10,5 % — от цветной, 15,5 % — от нефтедобычи и нефтехимии, 13,1 % — от транспорта, 8,5 % — от промышленности стройматериалов и 1,5 % — из прочих источников.
 
В советское государственное санитарное законодательство в настоящее время лишь в области охраны окружающей среды включены нормативы на предельно допустимые концентрации (ПДК) для 804 химических веществ в воде водоемов, 446 химических веществ и 33 их комбинации в атмосферном воздухе, 28 химических веществ — загрязнителей почвы.
 
С 1 января 1980 г. в СССР действует государственный стандарт, определяющий правила установления предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферу. Организация системы контроля загрязнения атмосферы способствует сохранению в чистоте важнейшего компонента окружающей среды — воздуха.
 
Контроль уровней загрязнения атмосферы проводится более чем в 500 городах и промышленных центрах, причем в 122 городах ведется оперативное прогнозирование возможных высоких уровней загрязнения воздуха в связи с ожидаемыми неблагоприятными метеорологическими условиями. При получении такого прогноза на предприятиях, имеющих источники выбросов в атмосферу, должны вводиться в действие заранее разработанные программы уменьшения выбросов (переход на более чистое топливо или сырье, ввод резервных очистных сооружений, усиление контроля за работой оборудования и т. д.).
 
За последние несколько лет в Москве введено в строй более 2 тыс. установок, фильтрующих выбросы в атмосферу, мощностью 20 млн. м3/ч. Более 300 предприятий, загрязняющих воздух, были выведены из города или реконструированы и количество выбросов уменьшилось. Большую роль сыграла газификация промышленности и быта в столице. Однако этих мер явно недостаточно.
 
В 1988 г. наибольшее среднемесячное содержание кадмия наблюдалось в Одессе — 3 ПДК; никеля — в Нижнем Новгороде; Лениногорске — 3 ПДК; свинца — в Балхаше и Чимкенте — 9—13 ПДК, а в Комсомольске-на-Амуре —15 ПДК. Наибольшая среднемесячная концентрация марганца в г. Рустави составляет 42 ПДК. Число городов, в атмосфере которых в отдельные дни отмечались высокие уровни загрязнений (более 10 ПДК), было достаточно стабильно и составило в 1988 г. 103 города.
 
В 1988 г. в 16 городах страны отмечались концентрации вредных веществ в воздухе, превышающие 50 ПДК, при этом в Архангельске, Байкальске, Волжском случаи экстремального высокого загрязнения отмечались неоднократно, что свидетельствует о хроническом характере причин значительных выбросов вредных веществ в этих местах. Наиболее высокий уровень загрязнения атмосферы и повышенной заболеваемости населения в 1988 г. наблюдался в 68 городах страны. В этот перечень входят Алма-Ата, Душанбе, Ереван, Киев, Фрунзе, юго-восточная окраина Москвы, а также города с населением свыше 1 млн. человек: Днепропетровск, Донецк, Самара, Новосибирск, Одесса, Омск, Пермь, Свердловск, Челябинск.
 
Энергетической программой СССР предусматривается в период до 2000 г. модернизировать, в основном на электростанциях европейской части страны, существующее оборудование общей мощностью до 100—140 млн. кВт. Эти меры, а также намеченное совершенствование структуры энергетического баланса, замещение органического топлива другими энергоносителями, мероприятия по повышению экономичности энергетического оборудования позволят в итоге предотвратить выбросы двуокиси серы в объеме около 10 млн. т в год.
 
Среди мер, направленных на сокращение выбросов от автотранспорта в атмосферу, следует отметить дизелизацию автомобильного транспорта, увеличение выпуска автомобилей, работающих на сжатом и сжиженном природном газе, а также бензометанольных смесях, и значительное увеличение выпуска неэтилированных автомобильных бензинов и катализаторов. Эта проблема носит комплексный характер, так как включает меры по регулированию режимов транспортного движения, совершенствованию развития автотранспортных магистралей.
 
Факты свидетельствуют о явной недооценке роли и возможности растений в охране окружающей природной среды.
 
Листья способны выполнять важную санитарно-гигиеническую роль, поглощая токсические газы, накапливая вредные вещества в покровных, а затем и внутренних тканях. Часть токсических веществ оттекает из листа и локализуется в побегах, растущих листьях, плодах, клубнях, луковицах, корнях. Количество фторидов, хлоридов, окислов серы, аккумулирующихся во всех органах растений, в сумме составляет не более 20 % их содержания в листьях.
 
Древесная растительность может выполнять эти функции только при ус¬ловии, что "концентрация аэрозолей, особенно в жидкой или газовой фазах, не достигают пределов, губительно действующих на их живые клетки.
 
В результате исследований, проведенных специалистами Днепропетров¬ского университета, установлено, что белая акация, берест перистоветвистый, бузина красная, тополь канадский, шелковица и бирючина обыкновенная улавливают соединения серы, а активными поглотителями фенолов оказались белая акация, берест перистоветвистый, аморфа кустарниковая, бирючина обыкновенная. Ива, белая акация устойчивы по отношению к фтору, поэтому их используют при озеленении предприятий, связанных с алюминием.
 
Наиболее стойкие к газам деревья и кустарники: клен пенсильванский, древогубец плетевидный, лещина манчжурская, гледиция трехколючковая, крыжовник (все виды), плющ обыкновенный, можжевельник казацкий, луносемянник канадский и даурский, тополь крупнолистный серый, тополь канадский, гранат, айлант высочайший, акация белая, аморфа кустарниковая, берест перистоветвистый, бирючина обыкновенная, шелковица белая.
 
Зимой лиственные деревья лишены своих физиологически активных органов — листьев. Хвойные растения, сохраняющие зелень и зимой, в меньшей степени устойчивы против вредных промышленных выбросов.
 
Среднее содержание металлов в листьях растений, произрастающих на разном удалении от металлургических предприятий, мг
 
Вид растений Железо Марганец Цинк
всего внутренние ткани всего внутренние ткани всего внутренние ткани
0,1 км от источника
Акация белая 145,7 58,3 7,7 5,4 4,3 2,9
Вяз перистоветвистый 149,3 41,7 13,4 7,3 16,7 6,2
Тополь канадский 94,3 23,5 11,9 7,2 27,6 14,3
Ясень зеленый 54 25,7 12,3 4 2,6 2,1
Сирень обыкновенная 65,3 39 13,4 6,2 9 3,7
0,3 км от источника
Акация белая 73,3 28 5,3 4,4 2,5 2,2
Вяз перистоветвистый 76,7 23,3 4,7 3,6 3,2 3
Конский каштан 68,3 30 6,5 6 2,2 1,8
1 км от источника
Акация белая 43,3 17,7 6,3 5,5 2,3 1,8
Вяз перистоветвистый 53,4 21 5,5 4 3 2,6
Тополь канадский 55 15,1 15,2 13,2 24,3 17,2
Клен ясенелистный 70 9,5 2,1
3 км от источника
Акация белая 31,7 16,1 2,8 2,2 4,1 3
Вяз перистоветвистый 30 4,7 5,7
Тополь канадский 43,3 10,5 15,5
Конский каштан 28,3 19,3 3,3 2,5 0 8,5
7 км от источника
Акация белая 21 11,7 2,3 1,8 3,3 2,9
Вяз перистоветвистый 22,3 13,6 4 3,5 5,7 2,6
Тополь канадский 10,3 7 3,8 3,6 14,8 12,2
 
Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами приводит к накоплению металлов в растениях (при этом их зольность увеличивается в 1,5—2 раза).
 
Некоторые растения могут ограничивать поступление, регулировать аккумуляцию металлов на уровне организма, отдельных его органов, тканей клеток и регулировать передвижение из корней в стебли и листья. Определенная избирательная способность корневого поглощения позволяет растению избегать избыточной аккумуляции металлов.
Устойчивые виды древесных растений, как правило, накапливают больше металлов в корнях, чем в надземной части.
 
У травянистых растений в некоторых случаях защитная реакция к избыточному содержанию металлов проявляется в увеличении соотношения между корневой системой и надземной частью, а при оптимизации питания она снова выравнивается.
 
Ученые Центрального республиканского ботанического сада АН СССР (Г. М. Илькун, М. А. Маховская, О. Ф. Шапочка, Н. М. Бойко) исследовали поглощение тяжелых металлов древесными растениями (табл. 2.6). Для определения содержания металлов во внутренних тканях листа с поверхности листьев тщательно смывали осевшую пыль. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что основными компонентами выбросов металлургических предприятий являются окислы железа. По мере удаления от доменного цеха аккумуляция железа понижается при 250—300 м в 1,5—2 раза, 1 км — в 3 раза, 3 км — 4—5 раз, 7—10 км в 7—9 раз.
 
Ленинградские ученые Т. А. Парибок, Г. Д. Леина, Н. А. Садыкина и др. пришли к выводу, что в парках жилых районов концентрация свинца в среднем в 2 раза, а в парке промышленного района в 4—8 раз выше, чем в лесопарке в 43 км от города. Концентрация свинца в уличных посадках еще выше — в 8—12 раз (в зависимости от вида растений).
 
Среди кустарников больше свинца накапливает древовидная карагана (желтая акация), а из листопадных деревьев — обыкновенная липа и береза.
 
У акации белой содержание металлов от весны к осени повышается в 3,5 раза, у вяза перистоветвистого — в 4—5 раз. Канцероген 3, 4 — бензопирен является опасным загрязнителем воздуха — он может из воздуха перейти в почву, а оттуда в растения и пищу человека.
 
Растения с высокой способностью расщеплять 3,4 бензопирен используют для очистки окружающей среды от канцерогенных полициклических углеводородов.
 
Целесообразно отбирать породы: одни — очищающие воздух от вредных газов, другие — от пыли.
 
Зеленые насаждения задерживают пыль и уменьшают запыленность воздуха. Эффективность пылезащитных свойств растений у разных пород не одинакова и зависит от строения дерева, его ветрозащитной способности. Лучше всего задерживают пыль деревья с шершавыми, морщинистыми, складчатыми, покрытиями волосками липкими листьями.
 
Снижение запыленности воздуха на территории зеленых насаждений
Снижение запыленности воздуха на территории зеленых насаждений 1 — диаметром 1—10 м; 2 — диаметром 0,5—1 м
 
Шершавые листья (вяз) и листья, покрытые тончайшими ворсинками (сирень, черемуха, бузина), лучше удерживают пыль, чем гладкие (клен, ясень, бирючина).
 
Листья с войлочным опушением по пылезадержанию мало отличаются от листьев с морщинистой поверхностью, но они плохо очищаются дождем. Клейкие листья в начале вегетации имеют высокие пылезадерживающие свойства, но их утрачивают. У хвойных пород на единицу веса хвои оседает в 1,5 раза больше пыли, чем на единицу веса листьев, и пылезащитные свойства сохраняются круглый год. Зная пылезащитные свойства растений, варьируя размеры озеленяемой территории, подбирая породы и необходимую густоту посадок, можно добиться наибольшего пылезащитного эффекта. Дожди, освобождая насаждения и воздушный бассейн от пыли, смывают ее на поверхность земли.
 
В городе запыленность воздуха значительно выше, чем в пригороде. Количество пыли в воздухе изменяется в зависимости от влажности воздуха и скорости ветров.
 
Наблюдения канд. мед. наук В. Ф. Докучаевой показывают, что запыленность воздуха под деревьями меньше, чем на открытой площадке: в мае на 20 %, июне на 21,8 %, июле на 34,1 %, августе на 27,7 % и в сентябре на 38,7 %. За весь вегетационный период средняя концентрация пыли на открытой площадке составила 0,9 мг/м3 воздуха, а под деревьями — 0,52 мг/м3 воздуха, т. е. на 42,2 % меньше.
 
Запыленность воздуха под деревьями оказалась меньше, чем на открытой площадке: в декабре на 13,6 %, январе на 37,4 %, в феврале на 18 %. За весь осенне-зимний период средняя концентрация пыли в воздухе на открытой площадке составила 0,8 мг/м3 воздуха, а под деревьями — 0,5 мг/м3 воздуха, т. е. меньше на 37,5 %.
 
Результаты исследований, проведенных в Ростовском научно-исследовательском институте Академии коммунального хозяйства им. К. Д. Памфилова, представлены в табл. 2.7 и 2.8.
 
По мере удаления от источника количество пыли, как находящейся в воздухе, так и осажденной зелеными массивами, на единицу площади снижалось.
 
Количество пыли, осажденной листвой поверхностью деревьев различных пород
 
Растения Суммарная площадь листовой пластинки, м. кв. Общее количество осажденной пыли, кг
деревья
айлант 208 24
акация белая 86 4
вяз перистоветвистый 66 18
вяз шершавый 223 23
гледичия 130 18
ива 157 38
клен полевой 171 20
тополь канадский 267 34
шелковица 112 31
ясень зеленый 195 30
ясень обыкновенный 124 27
кустарники
акация желтая 3 0,2
бересклет европейский 13 0,6
бирючина обыкновенная 3 0,3
бузина красная 8 0,4
лох узколистный 23 2
сирень обыкновенная 11 1,6
спирея 6 0,4
виноград пятнистый 3 0,1
 
Пихтовый лес на площади 1 га в состоянии задержать 32 т пылевых частиц, буковый лес — 68 т пыли. Это связано с тем, что 1 га буковых насаждений развивает общую листовую поверхность, равную 75 га. Одно тополиное дерево высотой 9 м имеет площади ствола, сучьев и ветвей около 8 м2 и листовую поверхность 50 м2. Очень хорошим пылеуловителем является вяз. Он задерживает пыль в 6 раз интенсивнее, чем гладколистный тополь.
 
Растительность городских парков и скверов площадью 1 га за вегетационный период очищает от пыли 10— ,20 млн. м3 воздуха.
 
Химический состав пылевых частиц отличается многообразием составляющих его компонентов, часто присутствием значительного количества металлов, особенно в выбросах предприятий металлургической промышленности. Результаты исследований учитывают большую положительную роль зеленых насаждений в борьбе с запыленностью воздуха.
 
Количество пыли, оседающей на 1 м кв. почвы и задержанной 1 м кв. поверхности листьев (по Ишину Ю.Д.)
 
Расстояние от источника, м На 1 м кв. поверхности почвы, кг На 1 м кв. поверхности листьев
сосна береза осина
г % г % г %
500 — 900 7,768 3,123 40,2 1,839 23,7 1,256 16,2
1900 — 2650 7,557
2650 — 3850 6,94 2,67 38,5 0,264 3,8 0,196 2,8
3850 — 4650 5,071 1,816 35,8 0,093 1,8 0,011 0,21
 
Не следует, конечно, забывать, что степень запыленности воздуха может быть сильно уменьшена такими мероприятиями, как максимальное улавливание пыли в точках ее выброса на промышленных предприятиях, повышение уровня благоустройства (замощение) и улучшение эксплуатационного режима улиц и площадей (полив и уборка).
 
Значительная роль в улучшении состояния воздуха отводится ионам. Ионы бывают легкие и тяжелые. Легкие могут нести отрицательный или положительный заряды, тяжелые — только положительный.
 
При благоприятных условиях развития растения повышают в воздухе и на прилегающей территории число легких отрицательно заряженных ионов — материальных носителей электрических зарядов, характеризующих состояние чистоты воздуха.
 
Умеренно повышенная ионизация воздуха (до 2—3 тыс. ионов на 1 см3) сказывается положительно на здоровье и самочувствии человека. Растительность влияет на ионизацию воздуха в зависимости от породного состава, полноты, возраста насаждений и некоторых других характеристик.
 
Наибольший эффект ионизации наблюдается под кронами следующих пород и деревьев: сосна обыкновенная, ель обыкновенная, туя западная, дуб красный, дуб черешчатый, ива плакучая, клен серебристый, клен красный, тополь черный, лиственница сибирская, пихта сибирская, береза карельская, береза японская, рябина обыкновенная, сирень обыкновенная, акация белая. Лучше ионизируют воздух смешанные насаждения.
 
Загрязнение атмосферы и как следствие плохое состояние растительности ведут к увеличению количества вредных для здоровья человека тяжелых ионов.
 
Среди множества факторов, влияющих на микрофлору воздуха, особое место отводится фитонцидам. Фитонциды — летучие и нелетучие, выделяемые растениями и защищающие их вещества, способные подавлять рост, тормозить развитие вредных болезнетворных бактерий, микроорганизмов и таким образом оздоровлять воздух.
 
Фитонциды дубовой листвы уничтожают возбудителя дизентерии, а фитонциды можжевельника — возбудителей брюшных заболеваний. Сосна крымская, кипарис вечнозеленый, кипарис гималайский задерживают рост туберкулезной палочки. Фитонциды черемухи, рябины, можжевельника используют для борьбы с вредными насекомыми: В сосновом бору, находящемся в хорошем состоянии и благоприятных условиях, произрастания болезнетворных бактерий в 2 раза меньше, чем в лиственном. Туя обладает способностью уменьшить загрязненность воздуха болезнетворными микроорганизмами на 67 %. Хвойные породы за сутки способны выделить летучих веществ: 1 га можжевельника — 30 кг, сосны и ели — 20 кг, лиственных пород — 2—3 кг. Однако сосновым насаждениям свойственны повышенные радиация и температура воздуха, пониженная влажность, поэтому для отдыха наиболее благоприятными будут территории смешанных хвойно-лиственных насаждений.
 
Большинство растений проявляет максимальную антибактериальную активность летом, когда воздух парков содержит в 200 раз меньше бактерий, чем воздух улиц. При подборе растений для озеленения городов необходимо учитывать их бактерицидные свойства. Насаждения следует размещать с наветренной стороны по отношению к месту пребывания человека.
 
Санитарно-гигиеническая эффективность зеленых насаждений в ряде случаев зависит от метеорологических условий.
 
Известно более 500 видов растений, обладающих в разной степени фитонцидными свойствами. Среди них: акация белая, багульник болотный, барбарис обыкновенный, береза карельская, граб обыкновенный, дуб черешчатый, ель обыкновенная, ива плакучая, каштан конский, кедр сибирский, клен красный, лиственница сибирская, липа мелколистная, можжевельник казацкий, осина, пихта сибирская, платан восточный, райграс пастбищный, сосна обыкновенная, софора японская, тополь серебристый, туя западная, чубушник, черемуха, эвкалипт.
 
Учитывая, что зеленые насаждения за счет задерживающей и поглощающей способности способствуют оздоровлению окружающей среды, при подборе ассортимента растений для озеленения в техногенных регионах необходимо отдавать предпочтение растениям, обладающим максимальной емкостью поглощения и устойчивым к выбросам данного предприятия в данных природоклиматических условиях. При этом следует иметь в виду, что широкие, плотные массивы гасят ветер, и на территории промышленных предприятий возникает ситуация, способствующая концентрации вредных газов. Чередуя вокруг точек выброса вредных газов насаждения с открытыми участками, можно значительно усилить проветривание территории в вертикальном направлении.
 
Насаждения и шумозащита. С развитием городов проблема борьбы с шумом приобретает все большую остроту. С физической точки зрения звук (шум) представляет собой волновое колебание упругой среды. Орган слуха человека в результате процесса эволюции приспособился воспринимать не все колебательные процессы, а лишь колебания, частота которых находится в пределах от 16 до 20 000 Гц, т. е. от 16 до 20 000 колебаний в 1 с.
 
Застройка и транспортный шум Застройка и транспортный шум
Застройка и транспортный шум: 1 — замкнутая рядовая застройка вдоль улицы; 2 — защитная полоса деревьев между транспортной магистралью и застройкой; 3 — защитные валы и озеленение; 4 — размещение перед застройкой зданий общественных учреждений; 5 — транспортные магистрали ниже уровня поверхности земли
 
Звуковые колебания вызывают повышение и понижение давления в воздушной среде. Разность между этим давлением и атмосферным называется звуковым давлением. Уровень звукового давления определяется в логарифмических единицах — децибеллах (дБ). Диапазон человеческого уха укладывается в 140 дБ. Нижней границей этого диапазона является порог слышимости, а верхней — максимальный предел громкости, не вызывающий болевого ощущения. Порог слышимости — 10 дБ, разговорная речь двух стоящих рядом людей — 50, шум на улице — 60—80, шум внутри вагона метрополитена — 90, шум реактивного самолета при взлете—130, порог болевого ощущения человека— 140 дБ.
 
Шум отрицательно влияет на организм человека: является причиной его частичной или полной глухоты, вызывает сердечно-сосудистые и психические заболевания, нарушает обмен веществ. Результаты проведенных исследований позволили определить критические величины звукового давления и максимально допустимое время его воздействия на человека: уровень шума 85 дБ человек может выдержать (без последствий) в течение 8 ч, 91 дБ — 4 ч, 97 дБ — 2 ч, 103 дБ—1 ч, 121 дБ—7 мин. При уровне шума 40—45 дБ нарушается сон у 10—20 % населения, при 50 дБ—у 50 %, а при 75 дБ — у 95 % населения.
 
Санитарно-гигиенические требования к жилой застройке, определяют необходимость защиты населения от вредного воздействия городского шума. В зависимости от интенсивности, частотных характеристик, времени и продолжительности воздействия для различных мест пребывания человека устанавливаются определенные допустимые уровни звука в дБА (палаты больниц и санаториев — 25, жилые комнаты квартир — 30, территории больниц — 35, классы школ — 40, территории жилых микрорайонов — 45, вокзалы — 60). Данные допустимые значения уровней звука относятся к ночному времени (с 23 до 7 ч), в дневное время эти уровни увеличиваются на 10 дБА.
 
Принципиальные схемы распространения звука в зеленых насаждениях
Принципиальные схемы распространения звука в зеленых насаждениях: а — в результате многократного отражения шум затухает медленнее, чем на открытой ровной территории; б — увеличение плоскости восприятия и отражения звуковых волн от ряда опушки из кустарников увеличивает шумозащитное действие; в — двухъярусная живая изгородь увеличивает плоскость восприятия и отражения звуковых волн и обеспечивает больший шумозащитный эффект; г — схема организации наиболее эффективной щумозащиты
Шумозащитные посадки зеленых насаждений
Шумозащитные посадки зеленых насаждений: а — пример плотных шумозащитных посадок смешанного типа; б — пример посадок на улице для защиты от транспортного шума; 1 — лиственные деревья высокорослые; 2 — хвойные деревья средней высоты и высокорослые; 3 — хвойные деревья низкорослые; 4 — кустарники высокие; 5 — кустарники низкие; 6 — лиственные деревья средней высоты
 
Шум города слагается из шумов различных источников и прежде всего от промышленных предприятий, транспорта, строек, работы оборудования, бытовых приборов и т. д. В городе самым распространенным и наиболее утомляющим является шум транспорта, который зависит от скорости движения и частоты остановок (с их увеличением уровень шума возрастает). При прохождении 100 автомобилей в час средний уровень шума на прилегающей к дороге территории составляет 70 дБ. Уровень шума от движения автотранспорта на улицах местного значения составляет 55— 65 дБА, на магистральных улицах — 70—85 дБА.
 
В целях снижения городского шума проводят специальные градостроительные мероприятия, которые дают максимальный эффект при комплексном их применении: удаляют жилые дома от проезжей части; в качестве шумозащитных экранов на магистрали размещают общественные здания, автостоянки, сооружения торгового и коммунального назначение (склады, магазины, мастерские, небольшие бесшумные предприятия); создают инженерные шумозащитные сооружения, конструкции и устройства (стены, экраны), выемки, насыпи и специальные полосы зеленых насаждений. Уменьшение шума от транспорта достигается за счет рациональной трассировки транспортных магистралей, выведения их с территории жилого района и определенного ограничения скорости движения транспорта.
 
Для защиты селитебных территорий от шума необходимо максимально использовать городское зеленое строительство.
 
Зеленые насаждения, расположенные между источником шума и жилыми домами, участками для отдыха, могут значительно снизить уровень шума. Эффект возрастает по мере приближения растений к источнику шума; вторую группу целесообразно размещать непосредственно около защищаемого объекта.
 
Звуковые волны, наталкиваясь на листья, хвою, ветки, стволы деревьев различной ориентации, рассеиваются, отражаются или поглощаются. Кроны лиственных деревьев поглощают около 25 % падающей на них звуковой энергии.
 
Номограмма определения величины снижения уровня шума полосами зеленых насаждений
Номограмма определения величины снижения уровня шума полосами зеленых насаждений (автор М. М. Болховитин): 1 — полоса зеленых насаждений шириной Юм из лиственного ассортимента деревьев в трехрядной шахматной посадке с двухъярусной живой изгородью из кустарника; 2 — полоса зеленых насаждений шириной 15 м из лиственного ассортимента деревьев в четырехрядной шахматной посадке с опушечным рядом и подлеском из кустарника; 3 — полоса зеленых насаждений шириной 20 м из лиственного ассортимента деревьев в пятирядной шахматной посадке с пушечным рядом и подлеском из кустарника; 4 — полоса зеленых насаждений 25 м из лиственного ассортимента деревьев в шестирядной шахматной посадке деревьев с двухъярусной живой изгородью из кустарника; 5 — полоса зеленых насаждений шириной 15 м из хвойного ассортимента деревьев в четырехрядной шахматной посадке с двухъярусной живой изгородью из кустарника; 6 — полоса зеленых насаждений шириной 20 м из хвойного ассортимента деревьев в пятирядной шахматной посадке с двухъярусной живой изгородью из кустарника
 
Снижение шума растениями зависит от конструкции, возраста, плотности посадок и кроны, ассортимента деревьев и кустарников, спектрального состава шума, погодных условий и т. д.
 
При неправильном расположении зеленых насаждений по отношению к источникам звука за счет отражательной способности листвы можно получить противоположный эффект, т. е. усилить уровень шума. Это может произойти при посадке деревьев с плотной кроной по оси улицы в виде бульвара. В этом случае зеленые насаждения играют роль экрана, отражающего звуковые волны по направлению к жилой застройке.
 
Рядовые посадки деревьев с открытым подкроновым пространством шум не поглощают, так как между поверхностью земли и низом крон создается своеобразный звуковой коридор, в котором многократно отражаются и складываются звуковые волны. Отражение звука происходит прежде всего в зоне прямого контакта с поверхностью шумозащитной полосы и зависит от применяемой конструкции полосы и плотности фронтальной зоны, воспринимающей звуковой удар.
 
Шумозащитная эффективность различных насаждений (по данным КЕТУКИ, ВР)
 
Насаждения Снижение уровня звука за счет зеленых насаждений по мере удаления от магистрали, дБА
50 м 100 м 150 м 200 м 250 м
Лиственные древесные (акация, тополь, дуб) 4,2 6,1 8 9 10
Лиственные кустарниковые 6 9,1 11,5 12,5 14
Хвойные (ель) 7 11 12,5 14 15,5
Хвойные (сосна) 9 12,2 14,2 16 17,5
 
Лучший эффект снижения шума достигается при многоярусной посадке деревьев с густыми кронами, смыкающимися между собой, и опушечными рядами кустарника, полностью закрывающими подкроновое пространство.
 
Хорошо снижают шум полосы из растений с высоким удельным весом зелени (все хвойные породы в среднем на 6—7 дБ эффективнее снижают уровень шума при тех же параметрах полос, чем лиственные, но в городских условиях их применение осложняется высокой чувствительностью к загрязнению окружающей среды).
 
Шумозащитные свойства зеленых насаждений подробно исследовались венгерскими специалистами (Научно-исследовательский институт по дорожному транспорту — КЕТУКИ). Измерения проводились в разновозрастных лиственных (акация 3 и 36 лет), (тополь 10 лет, дуб 19 и 75 лет), хвойных (сосна 5 и 17, ель 11 лет), смешанных (дуб, сосна, граб 17 лет) насаждениях и в зарослях кустарника.
 
По степени шумозащитной эффективности различные насаждения располагаются в следующем порядке: сосновые, еловые, кустарниковые (лиственные разных видов) и лиственные древесные (табл. 2.9).
 
Оптимальная ширина шумозащитной полосы в городских условиях находится в пределах 10—30 м. Увеличение ширины полосы не дает существенного снижения шума. Полоса шириной 10 м должна состоять из не менее трех рядов деревьев.
 
Деревья, посаженные в шахматном порядке (высокие деревья ближе к источнику шума) с кустарником, подлеском, снижают уровень шума на 3—4 дБ больше, чем растения в рядовой конструкции, имеющие одинаковые размеры и характеристики полос. Изучение снижения различными типами зеленых насаждений общих уровней шума от движущегося транспорта дало результаты, представленные в табл. 2.10.
 
Эффективность снижения уровня транспортного шума полосами зеленых насаждений различной ширины, дендрологического состава и конструкции
 
Ширина полосы, м Характеристика шумозащитной полосы Эффективность снижения уровня шума за полосой зеленых насаждений, дБ •А, при
70 75
10 3-рядная посадка лиственных деревьев: клена остролистного, вяза обыкновенного, липы мелколистной, тополя бальзамического в рядовой конструкции посадок, с кустарником в живой изгороди или подлеском из клена татарского, спиреи калинолистной, жимолости татарской 5 6
15 4-рядная посадка лиственных деревьев: липы мелколистной, клена остролистного, тополя бальзамического в рядовой конструкции посадок, с кустарником в двухъярусной живой изгороди и подлеском из акации желтой, спиреи калинолистной, гордовины, жимолости татарской 7 7
15 4-рядная посадка хвойных деревьев: ели, лиственницы сибирской в шахматной конструкции посадок, с кустарником из двухъярусной живой изгороди из дерна белого, клена татарского, акации желтой, жимолости татарской 11 12
20 5-рядная посадка лиственных деревьев: липы мелколистной, тополя бальзамического, вяза обыкновенного, клена остролистного в шахматной конструкции посадок, с кустарником в двухъярусной живой изгороди и подлеском из спиреи калинолистной, жимолости татарской, боярышника сибирского 8 8
20 4-рядная посадка хвойных деревьев: лиственницы сибирской, ели обыкновенной в шахматной конструкции посадок, с кустарником в двухъярусной живой изгороди и подлеском из спиреи калинолистной, акации желтой, боярышника сибирского 13 14
25 5-рядная посадка лиственных деревьев: клена остролистного, вяза обыкновенного, липы мелколистной, тополя бальзамического в шахматной конструкции посадок, с кустарником в двухъярусной живой изгороди и подлеском из дерна белого, боярышника сибирского, клена татарского 9 10
30 7 - 8-рядная посадка лиственных деревьев: липы мелколистной, клена остролистного, тополя бальзамического, вяза обыкновенного в шахматной конструкции посадок с кустарником в двухъярусной живой изгороди и подлеском из клена татарского, жимолости татарской, боярышника сибирского, дерна белого 10 11
Примечание. Деревья в полосах зеленых насаждений высотой не менее 7 — 8м, кустар-ники — не менее 1,6 — 2м.
 
Результаты этого исследования показывают, что наибольший эффект в снижении шума дает посадка шириной 20 м, т. е. 5 рядов хвойных деревьев и 2 ряда кустарников.
 
Более интенсивное снижение шума по сравнению с равномерным сплошным озеленением достигается при посадке нескольких плотных полос деревьев на таком расстоянии друг от друга, чтобы их кроны не смыкались, тогда каждый ряд деревьев с плотной живой изгородью снижает шум на —2 дБА, становясь новой преградой на пути шума, экранируя его.
 
Создание между полосами газонов т поддержание их в хорошем состоянии позволят улучшить шумозащиту, так как они отражают звук от поверхности по сравнению с грунтом и асфальтом соответственно на 10 и 20 % меньше.
 
Полоса шумозащитных зеленых насаждений должна иметь оптимальную плотность, глубину и высоту (на 2 м нише условной прямой, соединяющей источник шума и расчетную точку на защищаемом участке).
 
Конструкции шумозащитных полос магистралей  выбираются в зависимости от величины шума автотранспорта. Полоса зеленых насаждений шириной 30 м, плотностью 0,8—0,9, состоящая из 7—8 рядов лиственных деревьев (липа, тополь, клен) высотой 7—8 м с густо ветвящейся плотной кроной, низким штамбом с кустарником в подлеске (бирючина, спирея) и живой изгородью высотой 1,5—2 м, может снизить уровень транспортного шума до 12 дБ.
 
Расстояние от тротуара магистрали до домов должно быть не менее 15— 20 м озелененной территории. В табл. 2.11 представлены распространенные в Чехо-Словакии рекомендации по защите от шума городского транспорта.
 
Нормы удаленности застройки от проезжей части улицы
 
Интенсивность движения за 1 ч Минимальное расстояние от проезжей части до красной линии, м
Без полосы зеленых насаждений При наличии полосы зеленых насаждений
100 25 15
200 50 30
300 60 35
400 70 40
500 100 50
1000 200 100
2000 400 200
 
Наилучшим шумозащитным эффектом обладает сформированная из деревьев и кустарников зеленая полоса, расположенная на экранизирующем барьере — земляном кавальере. При расположении магистрали в выемке целесообразно озеленить верхнюю бровку откоса.
 
В случае направленного шума рассеивать его могут отдельно стоящие деревья и кустарники.
 
Среди жилой застройки, внутри микрорайона распространены высокочастотные источники шума: спортивные, игровые и детские площадки, плескательные бассейны, хозяйственные площадки и т. д. Плотные зеленые насаждения снижают уровень звука и в высокочастотном диапазоне, поэтому их применяют в комплексе со специальными стенками-экранами.
 
Нормами предусмотрены различные расстояния (м) от спортивных площадок до жилых домов при наличии и отсутствии зеленых насаждений:
 
  При наличии насаждений Без насаждений
Между зданием и волейбольной площадкой 70 100
Между зданием и теннисной площадкой 15 20
Между зданием и футбольным полем 100 170
 
Для снижения уровней шума внутри микрорайонов и  кварталов во дворах и на узких улицах целесообразно вместе с посадкой деревьев с густой кроной, плотного высокого кустарника и созданием травянистого покрова на всех свободных участках использовать вертикальное озеленение зданий, (которое уменьшает поверхность отражения звука, увеличивая  звукопоглощение стены в 6—7 раз. Растения не только улучшают акустическую ситуацию в городе, но и служат действенным средством оздоровления, городской среды,   регулируя и улучшая санитарно-гигиенические и микроклиматические показатели, оказывая положительное психологическое и эстетическое воздействие.
 
Внешний вид и долговечность растений в шумозащитной полосе во многом определяются степенью воздействия городской среды и экологическими особенностями растений (прежде всего их дымо- и газоустойчивостью и способностью сохранить свои  свойства при длительном воздействии выхлопных газов автомобилей).
 
На примере, приведенном на рис. 2.16, застройка расположена у шумной автомагистрали. На прилегающей к магистрали территории находятся небольшие ремесленные предприятия и учреждения, защищенные от шума магистрали земляной насыпью зелеными насаждениями. Вторая насыпь отделяет эту полосу шумозащитных объемных сооружений от основной территории. Исследования показали, что все фасады жилых зданий подвергаются шумовому воздействию менее 60 дБА, 90 % фасадов — менее 55 дБА и 34 % не подвержены воздействию от шума автомагистрали.
 
Буферная шумозащитная зона вдоль автомагистрали с большим потоком движения в Гренобле Организация шумозащиты жилых районов, расположенных вблизи промышленных предприятий
Буферная шумозащитная зона вдоль автомагистрали с большим потоком движения в Гренобле: 1 — автомагистраль; 2 — первый озелененный вал; 3 — здания бесшумных промышленных и складских предприятий; 4 — второй озелененный вал; 5 — коммунальные и хозяйственные учреждения; 6 — жилая застройка Организация шумозащиты жилых районов, расположенных вблизи промышленных предприятий: а — вариант     размещения крупного промышленного предприятия, создающего высокий уровень шума, вблизи жилого района; б — вариант размещения новой жилой застройки вблизи крупного предприятия, создающего высокий уровень шума; 1 — промышленное предприятие; 2 — защитная зеленая зона; 3 — жилая застройка; 4 — защитная зона с нежилой застройкой; 5 — конторское учреждение; 6 — ремесленные мастерские, склады
 
Поскольку уровень шума в городах постоянно возрастает, то его следует учитывать при проектировании новых городов и планировочных районов, так как ограничение, а тем более снижение шума в сложившихся городских условиях — задача необычайно сложная.
 
Одной из наиболее действенных планировочных мер защиты от шума жилых зон является функциональное зонирование территории с выделением шумных промышленных и транспортных зон. Промежуточные территории могут использоваться для размещения сооружений, в меньшей степени подверженных шумовому воздействию, которые превращаются в буферные зоны, защищающие от воздействия шума.
 
На стадии генерального плана при расчетах можно принимать, что 1 пог. м зеленых массивов снижает уровень шума на 0,1 дБА. Эффективную шумозащиту от скоростных дорог и магистральных улиц непрерывного движения могут обеспечить только хорошо развитые зеленые насаждения в специально созданных в соответствии с градостроительными нормами и требованиями полосах.
 
Шумопоглощающая способность растений проявляется и зимой, даже в безлиственном состоянии они снижают уровень шума на 2—5 дБА. В это время года интенсивность шума несколько снижается, кроме того, площади, занимаемые озеленением, покрываются снегом, который служит пористым поглотителем шума.
 
Высокие экологические качества растений, приспособляемость к городским условиям, неприхотливость, цветение, аромат делают их незаменимыми при формировании полос с целью шумозащиты.
 
Древесно-кустарниковые породы для приобретения акустической эффективности требуют длительного времени. В связи с этим посадочный материал, предназначенный для шумозащитных полос, еще в питомниках следует формировать с широковетвистыми густыми кронами и приствольной порослью.

«Городское зеленое строительство». Горохов В.А. 1991

поддержать Totalarch

Комментарии

очень интересная работа.

Добавить комментарий

CAPTCHA
Подтвердите, что вы не спамер