Экологическое состояние урбанизированных экосистем Воронежа
МИНИСТИРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ФАКУЛЬТЕТ ГЕОГРАФИИ, ГЕОЭКОЛОГИИ И ТУРИЗМА
УТВЕРЖДАЮ
__ __________ С.А.Куролап
«____»_______________2011 г.
КУРСОВАЯ РАБОТА
по «Общей экологии»
на тему: Экологическое состояние урбанизированных экосистем Воронежа.
Автор курсовой работы______________ Рассадников М.В,
Кафедра геоэкологии и
мониторинга окружающей Группа 02208
среды
Руководитель работы___________ Григорьевская А.Я.
Работа сдана «____"___________
Оценка___________
ВОРОНЕЖ 2011
ОГЛАВЛЕНИЕ
1 Введение…………………………………………………………
1.Ведение
В связи с активным ростом городов, застройки новых территорий, изменения ландшафтов и преобразовании естественных экосистем, встает вопрос об устойчивости преобразованных экосистем и их функционировании в новых, непривычных условиях. Изучения динамики развития экосистемы, характера связей между отдельными ее частями, прогнозирование дальнейшего развития экосистемы и мероприятия по ее улучшению. Особое внимание вызывают городские экосистемы или урбоэкосистемы, так как от их функционирования зависит нормальная жизнедеятельность человека, состояние его здоровья и продолжительность жизни.
Поэтому в настоящее время важно изучить все аспекты функционирования городских ландшафтов, чтобы предотвратить полное разрушение уже измененных экосистем. В качестве объекта исследования мы выбрали урбоэкосистему города Воронежа. В этой урбоэкосистеме мы рассмотрели такие экосистемы как: атмосферный воздух, климат, почва, водохранилище, животный и растительный мир. Изучаемая урбоэкосистема является самой крупной в Центрально-Чернозёмном экономическом районе. Площадь ее составляет 590,43 км2. Население по примерным подсчетам составляет 961,8 тыс.человек.
2 Климат
Климат Воронежа, как и
климат большинства территорий, формируется
под влиянием основных природных
факторов, таких как солнечная
радиация. Так же на него активно
влияет циркуляция атмосферы, окружающая
и внутригородская
Воронеж расположен в зоне умеренного климата. Зима морозная, с устойчивым снежным покровом. Часто бывают оттепели. Весна, как правило, начинается во второй половине марта, с переходом суточной температуры за 0 °C. Апрель характеризуется неустойчивой погодой. В отдельные дни месяца температура может достигать 20 °C и выше, однако в любой день может похолодать и пойти снег. Май может начаться с ночных заморозков, однако во второй половине месяца температура может подняться до 30 °C. Лето тёплое, часто — дождливое. Но может стоять и жара, и засуха. Это происходит при формировании антициклона: Воронеж легко могут достигнуть жаркие воздушные массы из Казахстана или Северной Африки. В этом случае дневная температура может превысить 30 °C, а в отдельных случаях и 35 °C.
В истории города были зарегистрированы необычные факты, связанные с погодой. Например, в 1848 году воронежцы наблюдали северное сияние.
Хотя средняя температура
июля составляет около 20 °C, реальная средняя
температура превышает этот показатель
уже в июне, а в июле средняя
дневная температура может
Среднегодовая температура — +6,5 C°
Среднегодовая скорость ветра — 2,9 м/с
Среднегодовая влажность воздуха — 74 % [5].
3 Состояние атмосферы
За последнее десятилетие
серьезной проблемой стала
Несмотря на то, что в последние пять лет, благодаря активной деятельности природоохранительных служб, выбросы загрязняющих веществ стабилизировались, а по ряду показателей происходит их постепенное сокращение, экологическая обстановка в городе пока остается напряженной – об этом свидетельствует удельный выброс загрязняющих веществ, который составляет 66т. на 1 кв.км.
Промышленная структура города – это машиностроение, приборостроение, производство строительных материалов, химическая, легкая и пищевая промышленность.
В выбросах промышленных предприятий присутствует более 100 различных загрязняющих веществ. Атмосферный воздух загрязнен взвешенными веществами различного происхождения, окисью углерода, двуокисью азота, сернистым ангидридом, различными углеводородами, в том числе фенолом, формальдегидом, бензином, толуолом, ксилолом, стиролом, бенз(а)пиреном. Перечисленные вещества являются приоритетными, первые четыре из них составляют основную часть массы выбросов в атмосферу.
Концентрация примесей определяет физическое, химическое и другие виды воздействия на человека и окружающую среду и служит основным параметром при нормировании содержания примесей в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него, и на окружающую среду в целом вредного воздействия. Максимально разовая ПДКмр – основная характеристика опасности вредного вещества. Она устанавливается для предупреждения рефлекторных реакций у человека (ощущение запаха, световой чувствительности и др.) при кратковременном воздействии атмосферных примесей. Среднесуточная ПДКсс установлена для предупреждения общетоксичного, канцерогенного, мутагенного и другого влияния вещества на организм человека.
Контроль за уровнем загрязнения
атмосферы г. Воронежа осуществляется
Воронежским областным центром
по гидрометеорологии и
ПНЗ №1 – ул. Ростовская, 44 (шинный завод, завод ЖБИ – 5, ПО «Рудгормаш»);
ПНЗ №7 – ул. Лебедева,2 (ТЭЦ – 1, АО «Синтезкаучук», ВАПО);
ПНЗ №8 – ул. Космонавтов,60 ( Воронежский механический завод, завод фаянсовых изделий, механический завод №8);
ПНЗ №9 – ул. Лидии Рябцевой (ПО им. Коминтерна, ТМП, ВЗР);
ПНЗ №10 – ул. 9 января (ПО им. Калинина).
Уровень загрязнения атмосферного воздуха г. Воронежа в период январь – сентябрь 1993г. Характеризовался превышениями среднемесячных концентраций: по пыли до 0,3 мг/куб. м (2 ПДКсс), двуокиси азота – до 0.445 мг/куб. м (1.1 ПДКсс), формальдегиду – до 0.006 мг/куб. м (2 ПДКсс).
Превышений среднемесячных концентраций сернистым газом, окисью углерода, фенолом, сажей, аммиаком не наблюдалось.
При этом максимально-разовые концентрации отдельных ингредиентов достигали следующих значений: пыль – 1.8 мг/куб. м (3.6 ПДКм.р.) наблюдалось на ПНЗ №7 20 мая в 7.00 при северном направлении ветра; сернистый газ – 0.041 мг/куб. м (0.1 ПДКм.р.) наблюдалось на ПНЗ №7 19 февраля в 7.00 при юго-западном направлении ветра; окись углерода – 8 мг/куб. м (1.6 ПДКм.р.) наблюдалась на ПНЗ №7 20 мая в 7.00 при северном направлении ветра; двуокись азота – 0.28 мг/куб. м (3.3 ПДКм.р.) наблюдалась на ПНЗ №7 20 мая в 13.00 при северном направлении ветра; фенол – 0.008 мг/куб. м (0.8 ПДКм.р.) наблюдалась на ПНЗ №7 21 мая в 7.00 при западном направлении ветра; аммиак – 0.10 мг/куб. м (0.5 ПДКм.р.) наблюдалось на ПНЗ №7 7 июня в 13.00 при северо-западном направлении ветра; сажа – 0.08 мг/куб. м (0.5 ПДКм.р.) наблюдалось на ПНЗ №1 23 июля в 13.00 при юго-восточном направлении ветра.
Суммарная масса выбросов от стационарных источников составила 28.699 тыс. тонн, в том числе твердых – 6.794 тыс. тонн, газообразных – 21.905 тыс. тонн.
Большая часть промышленных гигантов расположена в левобережной части города (таких как АО «Синтезкаучук», «Воронежшина», ВАПО, ТЭЦ – 1, ВЗАСК и др.). Этот район стоит первым по вкладу в уровень загрязнения города, на его долю приходится 9.36 тыс.тонн в год загрязняющих веществ. Вторым в списке Коминтерновский район – 7.51 тыс.тонн/год (ПО «Пресс», «Воронежтяжмехпресс», «Электросигнал», ТЭЦ – 2), следующий – Советский – 4.69 тыс.тонн/год (завод силикатного кирпича, механический завод, завод фаянсовых изделий).
Большинство крупных предприятий находится построены без учета розы ветров, что создает напряженную обстановку в ряде жилых районов. Низменный рельеф левобережной части города и плохая проветриваемость усиливает неблагоприятное воздействие на экологическую обстановку района, и благодаря преобладанию ветров западных и юго-западных направлений выбросы предприятий левого берега рассеиваются и влияют на состояние атмосферы близлежащих районов, являясь вторичным источником загрязнения.
Существенный вклад в уровень загрязнения атмосферы вносит автотранспорт. Магистрали и автотранспортные предприятия являются источниками выбросов в приземном слое, что представляет наибольшую угрозу окружающей природной среде. Эти выбросы концентрируются в 150-метровой зоне вдоль магистралей на уровне 5 метров от земли, достигая наибольших концентраций на перекрестках и подъемах.
После выхода из источников загрязняющие вещества не остаются в неизменном виде. Происходят физические изменения (перемещение, распространение в пространстве, турбулентная диффузия, разбавление). Кроме того, в результате химических процессов происходят реакции окисления, температурные изменения, сопровождающиеся образованием туманов.
Загрязнение атмосферы за счет газообразных твердых выбросов от промышленных источников и автотранспорта сопровождается прямым или косвенным воздействием на здоровье человека, растительность, почву, воду, строительные конструкции.
Реакция организма человека на загрязнение атмосферы может иметь острую или хроническую форму, а воздействие загрязняющих веществ может быть локальным или общим.
Разрушительное воздействие
промышленных выбросов на растительность
проявляется в ограничении
Загрязнение атмосферы промышленными
выбросами существенно
Защита атмосферы включает комплекс технических и административных мер, одной из которых является инвентаризация выбросов загрязняющих веществ, производимая не реже 1 раза в 5 лет предприятиями и организациями, оказывающими то или иное влияние на атмосферный воздух в результате своей производственной деятельности. В 1993 году такую работу проводят в очередной раз практически все крупные промышленные предприятия (АО «Синтезкаучук», «Воронежшина», ВЭЛТ, ВЗАСК, ВРЗ им. Дзержинского, завод им. Тельмана, ПО «Рудгормаш», ПО «Пресс», «Воронежтяжмехпресс» и др.). Данные инвентаризации лежат в основе разработки проектов нормативов ПДВ.
Ст. 27 Закона РФ «Об охране окружающей природной среды» гласит: «Нормативы предельно допустимых выбросов…, загрязняющих атмосферный воздух, воду, почвы, устанавливаются с учетом производственных мощностей объекта и иных вредных последствий по каждому источнику загрязнения, согласно действующим нормативам предельно-допустимых концентраций в окружающей природной среде».
Всякому предприятию, согласно
стр. 10 Закона РФ «Об охране атмосферного
воздуха» и ст.45 Закона РФ «Об охране
окружающей природной среды», выброс
загрязняющих веществ в атмосферный
воздух допускается на основе разрешения,
в котором устанавливаются
В 1993 году 130 предприятий получили такие разрешения.
Для предприятий, не оформивших своевременно разрешения, платежи за выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух насчитывается по расценкам за сверхнормативное загрязнение.
Тем не менее, это не освобождает предприятия от обязанности соблюдения экологических нормативов качества воздушного бассейна, принятия радикальных мер по его защите и необходимости выполнения намеченных мероприятий по обеспечению чистоты воздуха.
На ближайшее время запланирован ряд природоохранительных мероприятий, который позволит оздоровить воздушный бассейн города, среди наиболее крупных:
- разработка сводного
тома «Охрана атмосферы и
- организация санитарно-
- вынос вредных производств за черту города;
- перевод всех котлов в котельной ВВРЗ им.Тельмана и энергетических котлов ТЭЦ – 2 на газовое топливо;
- оборудование стекловаренных печей №1, №2 на ГП «ВЭЛТ» электрофильтрами;
- замена вагранок на индукционные печи на ВТРЗ им.Дзержинского [3].
4 Почвенный покров
Почвенный покров конечным
приемником большинства техногенных
химических веществ, вовлекаемых в
биосферу. Обладая высокой емкостью
поглощения, почва является главным
аккумулятором, сорбентом и разрушителем
токсикантов. Представляя собой
геохимический барьер на пути миграции
загрязняющих веществ, почвенный покров
предохраняет сопредельные среды от
техногенного воздействия. Однако возможности
почвы как буферной системы не
безграничны. Аккумуляция токсикантов
и продуктов их превращения в
почве приводит к изменению ее
химического, физического и биологического
состояния, деградации и, в конечном
итоге, разрушению. Следует помнить,
что в определенных условиях в
почве временно могут накапливаться
и те элементы, которые в принципе
вымываются из почвы. Этим объясняется
необходимость постоянного
Одной из важнейших проблем
мониторинга загрязнения почв является
выбор приоритетных ингредиентов для
контроля. Вопрос этот изучен не полностью.
Анализ литературы показывает, что
у большинства авторов
В программе исследований СКОПЕ наиболее опасными элементами названы Pb, Cd, Hg. В настоящее время выделено три класса загрязняющих веществ по степени их опасности:
- 1 класс (высоко опасные) – As, Cd, Hg, Se, Pb, F, Zn, бенз(а)пирен;
- 2 класс (умеренно опасные) – Со, Ni, Mo, Cu, Se, B, Cr;
- 3 класс (мало опасные) – Ba, W, V, Sr, Mn, ацетофенон.
Для земель населенных пунктов и транспортных земель обязательным для определения санитарного состояния почв является контроль за содержанием в них тяжелых металлов и нефтепродуктов. Для санитарно-защитной зоны (CЗЗ) предприятий эти показатели обязательны при наличии источника загрязнения.
Однако, следует отметить,
что далеко не для всех химических
веществ, содержащихся в предоставленной
для исследования информации, существуют
разработанные нормативы
Оценка санитарного состояния
почв по показателям, которые не нормированы
(аммонийный азот, нитратный азот, детергенты,
нефтепродукты и т.д.) осуществляются
на основе сопоставления величин
этих показателей опытных и
Для организации исследований в области почвенного мониторинга в городе Воронеже производится отбор почвенных проб Центрами санитарно-эпидемиологического надзора в районах города и Центром государственного санитарно-эпидемиологического надзора в г.Воронеже.
Отбор проб проводят в соответствии с ГОСТ 17.4.4.02-84. Показатели, подлежащие контролю, выбирают из указанных в ГОСТ 17.4.2.01-81.
Отбор проб для химического анализа проводят не менее 1 раза в год. Для контроля загрязнения металлами отбор проб проводят не менее 1 раза в 3 года.
Для контроля загрязнения почв детских садов и зон отдыха отбор проб проводят не менее 2 раз в год – весной и осенью.
При контроле загрязнения почв предприятиями промышленности пробные площадки размещают вдоль векторов «розы ветров».
Периодичность контроля качества
почв собственникам земли
Структура базы данных лабораторных наблюдений ЦГСЭН г.Воронеже за состоянием почвенного покрова включает в себя следующие параметры:
- дату отбора пробы;
- место отбора пробы (адрес);
- административный район города Воронежа;
- номер детской поликлиники;
- значение водородного показателя;
- концентрации определяемых в пробе ингредиентов в мг/кг, в следующем составе:
- нефтепродукты;
- СПАВ;
- формальдегид;
- ацетальдегид;
- сульфаты;
- аммоний;
- фтор;
- хлориды;
- нитриты;
- нитраты;
- микроэлементы
Информационная система раздела «Почва» обеспечивает ввод и хранение данных лабораторного контроля, поиск показателей по различным критериям, генерацию выходных информационных форм за любой период времени с расчетом средних концентраций, коэффициентов концентрации химических элементов и суммарного показателя загрязнения [2].
5 Водохранилище
В районе крупных городов часто строят водохранилища с целью технического водоснабжения, так как вода используется на различных предприятиях как растворитель. С той же целью было создано в 1972 г. Воронежское водохранилище. Этот водоем узок (средняя ширина 2 км), мелководен (средняя глубина 2,9 м), площадь зеркала 70 км2, объем воды в чаше 204 млн. м3, он вытянут в меридиональном направлении на 35 км. В настоящее время в водохранилище обитает около 40 видов зообентоса, а ихтиофауна представлена 27 - 35 видами и подвидами рыб.
Не секрет, что водохранилища подвергаются загрязнению. Самыми опасными являются нефть и нефтепродукты, СПАВ, соли тяжелых металлов и др. Загрязнение воды зачастую приводит к болезням, а иногда и к гибели организма, а по цепям питания - к болезням человека. Загрязненные воды являются местом размножения насекомых, переносящих различные заболевания и различных паразитов. Поэтому загрязнение воды очень опасно для организмов, населяющих ее, и человека. Влияние производственно-хозяйственной деятельности на водные ресурсы в последнее десятилетие привело к изменению условий формирования подземного и поверхностного стока, что становится основным фактором ухудшения качества питьевых вод, причиной химического и биологического загрязнения поверхностных водоемов.
Основными источниками загрязнения и засорения Воронежского водохранилища являются недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий.
Только по выпускам с заводов АО "Воронежсинтезкаучук" и АО "Воронежшина" в водохранилище поступает 222 тыс. м3/сут. загрязненных сточных вод, в составе которых сбрасывается 1150 т органических веществ, 2,6 тыс. т взвешенных веществ, 33 т нефтепродуктов. Нефтепродукты, осевшие на дно тяжелые фракции и т.д. - все это затрудняет процессы фотосинтеза в воде из-за прекращения доступа солнечных лучей, а также вызывает гибель растений и животных. При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается количество кислорода, появляются вредные органические вещества.
На протяжении ряда лет не улучшается качество отводимых поверхностных стоков с промплощадок других крупных заводов города, не соответствуют категории нормативно чистых сбрасываемые воды предприятий теплоэнергетики (содержание нефтепродуктов достигает 1,6 ПДК, органических веществ – 2,7 ПДК). Недостаточно развита система ливневой канализации, из-за чего в водоемы попадает значительное количество загрязняющих веществ с территорий населенных пунктов. В ряде случаев отмечается превышение концентрации нефтепродуктов и взвешенных веществ в сотни раз.
Таким образом, основными источниками загрязнения водных объектов являются ЖКХ г. Воронеж, с очистных сооружений которого сбрасывается более половины всех загрязненных сточных вод области, и ОАО "Воронежсинтезкаучук", доля которого составляет 30%.
Проведенные за 1999 г. водоохранные мероприятия позволили снизить объем сброса загрязненных сточных вод в поверхностные водные объекты почти на 1,4 млн. м3 (до 224,8 млн. м3). Около 3% объема водоотведения приходится на нормативно очищенные сточные воды.
Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появление неприятных запахов, привкусов и т.д.); в изменении химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды и откладывании их на дне водоемов.
Загрязнение сточными водами в результате промышленного производства, а также коммунально-бытовыми стоками ведет к эвтрофикации водоемов – обогащению их питательными веществами, приводящему к чрезмерному развитию водорослей, и к гибели других водных экосистем с непроточной водой (озер, прудов), а иногда к заболачиванию местности.
Довольно вредным
Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные и растительные жиры, фекальную массу, остатки плодов и овощей, отходы сахарных и пивоваренных заводов, предприятий мясомолочной, консервной и кондитерской промышленности, являются причиной органического загрязнения водохранилища. В сточных водах обычно около 60% веществ органического происхождения.
Повышение температуры воды, в результате сброса горячих сточных вод, способно нарушить структуру растительного мира водоёмов. Характерные для холодной воды водоросли заменяются более теплолюбивыми и, наконец, при высоких температурах полностью ими вытесняются, при этом возникают благотворные условия для массового развития в водохранилищах сине-зеленых водорослей - так называемого “цветения воды”.
Это одно из главных бедствий рукотворного Воронежского моря. Была проведена акция по зарыблению водохранилища породами рыб, способными поедать водоросли. В воды водохранилища выпущено 7 тыс. т рыбы - двухлеток толстолобика и белого амура. Эти рыбы питаются сине-зелеными водорослями, причем каждая особь способна очистить до 30 литров воды в сутки. Теперь главная проблема - не допустить вылова этой рыбы браконьерами.
Городские водозаборы, используемые для водоснабжения населения и коммунально-хозяйственной службы г. Воронежа, в основном сосредоточены в северных районах прибрежной части водохранилища. Известно, что 75% эксплуатационных запасов вод водозаборов формируется за счет фильтрации воды из водохранилища. В связи с этим, очевидно, что экологическое состояние вод водозаборов находится в тесной зависимости от качественного состояния воды водохранилища.
Еще одним фактическим источником загрязнения воды водохранилища являются намывные грунты для строительства микрорайонов левобережья города вблизи Отрожки. Поднятые со дна водохранилища песчано-глинистые отложения, обогащенные тяжелыми металлами, в течение срока функционирования водоема подвергаются инфильтрации атмосферных осадков, паводковых вод, которые способствуют вымыванию загрязнителей и выносу их в водохранилище.
Воронежским центром Госсанэпиднадзора неоднократно отмечались различные виды загрязнения воды Воронежского водохранилища и грунтовых вод на водозаборных участках, среди которых особо выделяются тяжелые металлы (железо, марганец, хром, медь и др.) Марганец - один из элементов, которые играют универсальную роль для биосферы. Однако повышенные его содержания оказывают токсичное действие.
Приведенные данные позволяют рассматривать экологическое состояние Воронежского водохранилища как неудовлетворительное, что подтверждается прогрессирующим ухудшением здоровья населения и в особенности детей [4].
6 Животный мир
В созданном в 1972 году Воронежском
водохранилище обитают