Картографирование комфортности среды

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Географический  факультет

Кафедра физической географии,

краеведения и туризма

“КАРТОГРАФИРОВАНИЕ КОМФОРТНОСТИ СРЕДЫ”

(Курсовая работа)

Выполнила студентка III к. ОДО

Тухватшина  Диана И

Научный руководитель

к.г.н., доц. Нигматуллин А.Ф.

Уфа-2012 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Актуальность проблемы. Создание наиболее благоприятной и комфортной среды обитания всегда было и остается самой важной и значимой задачей для человечества, а ее сохранение является важнейшим условием обеспечения экологической безопасности и достижения устойчивого социально-экономического развития общества. Успешная реализация этой проблемы возможна лишь на основе создания региональных систем мониторинга среды обитания и здоровья населения. На современном этапе все более актуальным становится решение социальных и экологических проблем. В связи с этим необходимость изучения комфортности среды неуклонно возрастает.

Актуальность данной работы также  возрастает в связи с широким  внедрением и развитием современной компьютерной техники, обеспечивающей оперативное построение моделей, отражающих явления в динамике и развитии, что особенно важно для проведения экологических оценок и экспертиз.

Целью данной работы является ознакомление с методологическими подходами картографирования комфортности среды. В соответствии с поставленной целью решены следующие основные задачи:

1.Изучить историю возникновения экологического картографирования.

2.Выявление факторов и условий,  определяющих качество среды.

3.Разработка перечня показателей, оптимально характеризующих природные, социальные условия среды, их картографирование.

При написании данной работы были использованы труды Стурмана В.И., Тетиора А.Н., Реймерса Н.Ф., Кочурова Б.И.и других.

Курсовая работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы объемом 25 страниц.

Текст проиллюстрирован 5 таблицами и 1 рисунком.

Список использованной литературы насчитывает 15 наименований.

Глава 1. История  развития экологического картографирования

Термины «экологическая карта», «экологическое картографирование» были впервые введены французскими геоботаниками в 70-е годы XX столетия применительно к картам состояния растительности и антропогенного воздействия на нее (Озенда П., 1983). Близкие по содержанию картографические работы примерно в то же время начали проводиться и в России  (Сочава В. Б.,1979). Картографирование состояния растительности и условий для нее, постепенно развиваясь, сформировало биоцентрическое направление в экологическом картографировании.

Биоцентрический подход базируется на классическом геккелевском понимании  предмета экологии и нацелен на картографическое исследование взаимосвязей между биологическими видами и средой их обитания, что в наиболее концентрированном виде было сформулировано Сочавой: «Экологические карты как карты экосистем должны отражать их критические компоненты и основные связи между животными и растениями. Человек в экосистему не входит. Она картируется как одна из составляющих среды человека, а не как среда в целом со многими ее компонентами, поэтому в отношении последнего расширять содержание экологических карт, нет надобности» (Сочава В. Б.,1979, с. 38). Практически в рамках биоцентрического подхода получило развитие создание фито - и зооэкологических карт, характеризующих условия жизни организмов. В некоторых теоретических работах встречаются высказывания о картографировании экосистем как основной функции экологического картографирования. Однако практическое решение этой задачи затруднено вследствие пространственной неопределенности понятия экосистемы (Исаченко Г. А, 1998). Понятие экосистемы не ограничено определенными пространственными рамками и может быть приложено к болотной кочке, участку леса, биосфере в целом. С другой стороны, одна и та же точка пространства может одновременно входить в экосистемы разных биологических видов. Реализация биоцентрического направления сдерживается также в связи с отсутствием четких экологических критериев для сравнения реально существующего с допустимым и желательным. Если для человека такие критерии (ПДК, ПДУ) при всех многочисленных недостатках существуют, то для отдельных биологических видов и, особенно для экосистем в целом отсутствуют. Более того, согласно закону внутреннего динамического равновесия и его следствиям, предполагающим учет состояния популяций, для экосистем подобные показатели в принципе не могут иметь универсального характера. Роль более или менее универсального критерия может выполнять природный фон (при максимально широкой трактовке этого понятия). К нему, согласно закону экологической корреляции, приспособлены все компоненты экосистем. Понятно, что допустимая величина отклонения от природного фона имеет межвидовые и внутривидовые различия. Это также предполагает множественность оценок последствий одних и тех же отклонений и делает проблематичным выработку универсальных критериев (Реймерс Н. Ф., 1994).

Другим «источником и составной  частью» экологического картографирования (антропоцентрическое направление) стали прикладные работы по учету природных ресурсов, оценке экологической обстановки и разработке путей ее оптимизации. Обычно такие работы реализовываются в региональных целевых программах природоохранной направленности (территориальные комплексные схемы охраны природы, соответствующие разделы схем районных планировок и генеральных планов). Эти работы отличаются от биоцентрических тем, что оценки состояния среды выполняются с точки зрения воздействия факторов окружающей среды на здоровье человека и возможности хозяйственного использования природных ресурсов (Стурман В.И.,2003).

Антропоцентрический подход по своему содержанию ближе к традиционному географическому, при котором биота рассматривается как один из равноправных компонентов ландшафта. На картах, относящихся к данному направлению, обычно содержатся сведения о ландшафтах территории, особо охраняемых природных территориях и объектах, источниках и последствиях антропогенного воздействия на среду (объемы и состав выбросов и сбросов загрязняющих веществ, уровни и ареалы загрязнения). Соотношения антропоцентризма и биоцентризма дифференцированы по разновидностям экологических карт: гигиенические и экономические оценки антропоцентричны, а охрана природы биоцентрична по определению. Сочетание биоцентрического и антропоцентрического подходов означает практически необходимость создания двух видов карт: базовых и оценочных. Первые должны характеризовать величины отклонений показателей от природных, фоновых, вторые — давать гигиенические или экологические оценки последствий этих отклонений (Сочава В. Б.,1979).

Экологическое картографирование  — сравнительно молодая учебная  и научная дисциплина. Ее история  насчитывает лишь немногим более  двух десятилетий, однако она уже прочно вошла в учебные планы подготовки картографов и экологов, а по числу научно-теоретических публикаций и реально созданных карт не уступает многим давно сложившимся подразделениям в тематической картографии. Подобно другим областям тематической картографии, экологическое картографирование представляет собой «стыковую» дисциплину и образует сложное единство специфических, в данном случае экологических (геоэкологических), методов получения и территориальной интерпретации данных о состоянии окружающей среды, и общекартографических приемов географически корректного отображения информации. Карта была и остается наиболее эффективным способом показа любых явлений, характеристики которых изменяются в пространстве. Анализ карт позволяет учитывать свойства природных ландшафтов, их воздействие на миграцию загрязняющих веществ и устойчивость экосистем. Сопоставление разнообразных показателей создает предпосылки для выработки навыков анализа пространственно-временной динамики экологических ситуаций, а также влияющих на них природных и техногенных факторов. В настоящее время сложилось два основных подхода к пониманию содержания экологического картографирования и его места в профессиональной подготовке по географическим и экологическим специальностям. В рамках первого (геоинформационного или технологического подхода) экологическое картографирование рассматривается как разновидность тематического; при этом упор делается на применении современных геоинформационных технологий к готовым материалам экологического содержания (базы данных об объемах загрязнения, результаты мониторинга, материалы дистанционных съемок и др.). В рамках второго (географического) подхода экологическое картографирование, как указывалось выше, предстает как интегративная дисциплина, призванная соединить знания о принципах экологии и природопользования, закономерностях функционирования природных и социальных систем с широким географическим кругозором, основанным на знании вертикальной (покомпонентной) и горизонтальной (ландшафтной или геосистемной) структуры биосферы. Оба подхода друг другу не противоречат; первый более оправдан при подготовке картографов, а второй — при обучении по экологическим специальностям (www.mobigeo.ru/ekologicheskoe-kartografirovanie.html).

Глава 2. Комфортность среды

КОМФОРТНОСТЬ СРЕДЫ – (от англ. comfort — благоустроенность, уют), оптимальное для человека состояние окружающей его среды, обеспечивающее здоровье и работоспособность. Полный комфорт достигается при обеспечении теплового, воздушного, светового, шумового комфорта. Комфортность среды в определенной степени субъективное понятие, поэтому некоторые показатели, характеризующие комфортность среды, лежат в определенном диапазоне величин. Например, оптимальное для организма сочетание температуры, влажности и скорости движения воздуха, или зона комфорта в жилых помещениях и общественных зданиях составляет для теплого периода: температура воздуха 20—25^oС, относительная влажность 30—60%, скорость — не более 0,25 м/с. Для холодного периода, соответственно: 20—22^oС, 30—45% и 0,1—0,15 м/с. Нередко в понятие комфортности среды  включают и социально-экономические показатели (Большая Советская Энциклопедия).

 Комфортность городской среды — это субъективное чувство и объективное состояние полного здоровья при данных условиях окружающей человека городской среды, включая ее природные и социально-экономические показатели. В качестве компонента входит комфортность городских ландшафтов — свойство этих ландшафтов вызывать субъективное чувство и объективное состояние благоприятной среды, обеспечивающей комплекс здоровья человека, в том числе комфортность визуальной, звуковой, запаховой сред, способствующих поддержанию здоровья.

Комфортная городская среда  создает у жителей чувство полноценного здоровья и удовлетворения потребностей, но она не означает полное расслабление, покой, полную («стерильную») чистоту и отсутствие каких-либо воздействий. Полное отсутствие шумов так же неприятно, как и шумовое загрязнение, тогда как ряд звуков природы очень благоприятен для человека. Стерильно чистый воздух без приятных природных запахов так же неприятен, как и загрязненный. Самая приятная питьевая вода — это чистая природная вода, содержащая ряд минеральных добавок.

С точки зрения экологически комфортной городской среды некоторые компоненты ландшафта этой среды имеют определяющее для здоровья жителей значение, требуют постоянного контроля и поддержания высокого качества. К ним относятся атмосферный воздух в городе и внутри зданий, все виды воды и почвенно-растительный слой. Особенное место по степени влияния на здоровье человека и других представителей городской и пригородной фауны принадлежит городскому воздуху и воде, которые напрямую попадают в организм через аэрогенные и пероральные «ворота». Поэтому подержание хорошей городской среды предусматривает контроль этих компонентов ландшафта и управление их качеством (Егоренков, Кочуров, 2005).

В контроль и управление качеством воздуха входит установление предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязнений воздуха с помощью экспериментальных или расчетных методов. С одной стороны, эти ПДК должны быть близки к фоновым концентрациям на природных территориях (к содержанию веществ в воздухе, определяемому естественно происходящими глобальными и региональными процессами), с другой стороны, при существующих технологиях они не могут быть снижены до таких значений (табл. 1).

Как уже отмечалось, допускается такая концентрация вредного вещества в воздушной среде, которая практически не влияет на здоровье человека и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства при постоянном контакте или при воздействии в течение определенного промежутка времени. (Н.Ф. Реймерс указывает на ограниченность этого подхода, например когда речь идет о концентрациях радиоактивных веществ.)

Таблица 1.

Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе (по Тетиору А.Н.)

Важно установление минимальной пороговой  концентрации, определяемой при помощи специальных медицинских тестов. ПДК учитывают возможность негативного воздействия на организм не только одного вредного вещества, содержащегося в воздухе, но и одновременно нескольких веществ (эффект суммации), взаимное усиление (синергетический эффект) действия разных веществ. Эффектом суммации обладают, например, ацетон и фенол, озон, диоксид азота и формальдегид, сернистый ангидрид и сероводород, оксид углерода и фенол. Сернистый ангидрид ослабляет защитные механизмы дыхательной системы и тем самым делает организм более восприимчивым к канцерогенам, поэтому неблагоприятное воздействие от их совместного присутствия возрастает примерно в два раза.

Устанавливаются раздельные требования к уровням загрязнения воздуха в районах жилой застройки и на производственных предприятиях в рабочих зонах. Регламентация выбросов в атмосферу осуществляется на основе установления так называемых предельно допустимых выбросов (ПДВ). Предельно допустимый выброс вредного вещества в атмосферу — это норматив, при соблюдении которого концентрация загрязняющих веществ от источника в приземном слое воздуха не превышает нормативную концентрацию вредных веществ.

Экология городской среды предусматривает  решение задач по обеспечению качества воздушной среды города и регламентированных выбросов вредных веществ в атмосферу путем создания малоотходных, ресурсосберегающих технологических процессов и совершенствования экологической инфраструктуры города, его фитомелиорации, придания всем зданиям и инженерным сооружениям функций экологичности.

Контроль качества воды и управление им должны осуществляться на всех стадиях ее использования, но в первую очередь — при санитарной охране водоемов. Исключительная ценность воды состоит в том, что она играет важную роль в жизни всех биогеоценозов. В отличие от атмосферного воздуха вода локализована в пространстве, что существенно усиливает влияние ее возможного загрязнения на здоровье человека. Управление качеством воды заключается в предотвращении ее загрязнения, рациональном водопользовании и водопотреблении. Для этого необходимо установление допустимых нагрузок на водные объекты в результате водопользования и водопотребления. Водопользование — это использование воды без изъятия из мест локализации (рыбное хозяйство, водный транспорт, гидроэнергетика).

Водопотребление — это использование воды с ее изъятием, частичным или полным расходованием и возвращением в источники в загрязненном состоянии (сельское хозяйство, промышленность, городское хозяйство).

Предельно допустимое загрязнение  воды в водном объекте — это  предельно допустимая нагрузка на водный объект (ПДН), определяемая его физическими особенностями и способностью к нейтрализации загрязнений. Но ограничение ПДН только с точки зрения поступления в воду загрязнений недостаточно, так как использование воды может привести к разрушению экологической системы объекта. Необходимо применение нормативов предельно допустимой экологической нагрузки на водный объект (ПДЭН).

Если показатели состава и свойств воды в водном объекте изменились под антропогенным влиянием, что сделало воду непригодной для одного из видов водопользования, то такой водный объект считается загрязненным. Загрязненность воды в водном объекте — это повышенное по сравнению с нормой содержание в ней тех или иных нормируемых загрязнений, нарушающих нормативы качества воды. Критерием загрязненности воды является изменение органолептических свойств, появление вредных веществ, а иногда и изменение температурного режима, что ухудшает условия нормальной жизнедеятельности водных организмов.

В современных условиях глобального  роста экологического следа водоохранные мероприятия приобретают особый смысл. В настоящее время необходимо учитывать глобальный характер влияния загрязнений на все аспекты водоохранных мероприятий — юридический, экономический, технический, организационный, экологический. Основное нормативное требование к качеству воды — соблюдение установленных ПДК, т. е. таких нормативных показателей, которые исключают неблагоприятное влияние на организм человека и на нормальные условия хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и других видов водопользования. Лимитирующий показатель вредности воды отражает приоритетность требований к качеству воды в зависимости от вида водопользования.

Для обеспечения качества воды дополнительно  нужно устанавливать предельно допустимый сброс (ПДС) вредных веществ, т. е. массу их в сточных водах, максимально допустимую к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени в целях обеспечения норм качества воды в контрольном пункте. ПДС устанавливается с учетом ПДК вредных веществ в местах водопользования, ассимилирующей способности водного объекта и оптимального распределения массы сбрасываемых веществ.

Очень важен для экологизации городской среды контроль загрязнения почвенно-растительного слоя. Почва — важнейший компонент любого биогеоценоза, отличающийся участием в экологическом цикле с помощью сложных физико-химических процессов, обусловленных деятельностью почвенных организмов и растений. Попадающие в почву загрязнения подвергаются особенно сильному метаболизму, тем более что процессы перемешивания примесей затруднены. В почве всегда присутствует большое количество мертвой органики — субстрата для микроорганизмов, в числе которых много болезнетворных. С микроорганизмами связаны процессы минерализации и гумификации органики. Комплексные гигиенические показатели санитарного состояния почв приведены в табл.2.

Таблица 2.

Комплексные гигиенические показатели санитарного состояния почв

(по Тетиору А.Н.)

Уплотнение почвы в пределах населенных пунктов и в пригородах при поступлении загрязняющих веществ  может вызвать анаэробные процессы разложения, связанные с образованием токсичных жидкостей и дурно  пахнущих газообразных веществ. Для оценки санитарного состояния почвы используются следующие показатели:

• санитарно-химические (санитарное число, кислотность, биохимическое потребление кислорода, окисляемость, содержание сульфатов, хлоридов и др.);
• санитарно-энтомологические (численность насекомых, связанных с жильем человека, в первую очередь мух);
• санитарно-гельминтологические (численность гельминтов);
• санитарно-бактериологические (численность бактерий кишечной группы и других микроорганизмов, вызывающих заболевания человека и домашних животных).

При этом нормируется содержание загрязняющих веществ в почве: ядохимикатов в  корнеобитаемом слое на сельскохозяйственных угодьях, токсичных веществ на территории предприятий, загрязняющих веществ в жилых районах. Допустимая концентрация загрязняющих веществ оценивается с точки зрения попадания их в продукты питания, воздух, фунтовые воды, влияния на самоочищение почвы.

Для создания экологичной среды  необходимо нормирование загрязняющих веществ в пищевых продуктах. Основной показатель — допустимое остаточное количество (ДОК) вредного вещества в продуктах питания или в урожае в период его сбора — выражается в граммах или миллиграммах на 1 кг кормовых или пищевых продуктов (табл. 3).

Таблица 3.

Предельно допустимая концентрация ряда пестицидов в почве и их допустимое остаточное количество в продуктах питания (по Тетиору А.Н.)

Для корнеобитаемого слоя почвы  устанавливаются следующие показатели допустимой концентрации:

• допустимая концентрация вещества в почве, при которой его содержание в пищевых и кормовых цепях не превысит ДОК или ПДК в продуктах питания;
• допустимая (для летучих веществ) концентрация, при которой поступление вещества в воздух не превысит установленный ПДК для атмосферного воздуха;
• допустимая концентрация, при которой поступление вещества в грунтовые воды не превысит ПДК для водных объектов;
• допустимая концентрация, не влияющая на микроорганизмы и процессы самоочищения почвы.

Уровень накопления отходов на территории предприятий обычно устанавливается по двум показателям: предельному количеству токсичных промышленных отходов на территории предприятия и предельному содержанию токсичных соединений в промышленных отходах. Предельное количество отходов на территории предприятия — это такое их количество, которое можно разместить при условии, что возможное накопление вредных веществ в воздухе не превысит 30 % ПДК в воздухе рабочей зоны (Тетиор А.Н.,2006).

В городе необходимо также нормирование шума, так как повышенный шум существенно влияет на комфортность среды, приводит к нервным расстройствам, повышает утомляемость, ухудшает слух. Шум в 20...30 дБ (децибел) практически безвреден. Этот уровень характерен для естественных ландшафтов, сельских поселений. Допустим шум до уровня 70...80 дБ (читальные залы, машинописные бюро, салоны автомобилей). Шум от 80 до 110 дБ (отбойные молотки, тяжелые грузовики, оркестр) относится к предельно допустимому. Шум свыше 110 дБ (громовые разряды, реактивные самолеты, выстрелы и взрывы) приводит к нарушению здоровья. Санитарными нормами определены следующие нормативные уровни шума: для жилых помещений — 30 дБ, для учебных классов — 40 дБ, для пассажирских, торговых залов, предприятий бытового обслуживания — 60 дБ, для внутриквартальных территорий — 45 дБ.

У людей, проживших 10 лет в условиях постоянного шумового воздействия в 70 дБ и выше, отмечается общий рост заболеваемости. Данные о жалобах на шум отражены в таблице 4.

Таблица 4.

Частота жалоб, зависящие от уровня шума (по Тетиору А.Н.)

В городе основным источником сильного шума является транспорт. На автомобильных магистралях больших городов уровень шума составляет 70... 85 дБ, причем это значение продолжает расти. Допустимые уровни шума превышаются и на железнодорожном транспорте. Лишь на расстоянии 300 м от железнодорожных станций уровень шума приближается к фоновому показателю. 

Шум самолетов оказывает неблагоприятное  воздействие на самочувствие населения в радиусе 10...20 км от взлетно-посадочной полосы. Сильный шум создают также промышленные предприятия (машиностроительные, текстильные, металлургические), компрессорные станции, газотурбинные установки.

Опасны для человека и вибрационные воздействия. Источниками механических колебаний являются кузнечнопрессовое оборудование, поршневые компрессоры, дизель - молоты, транспорт. Вибрация может распространяться от источника на расстояние до 100 м. Наиболее мощный источник вибрации в городе — железнодорожный транспорт. Колебания грунта вблизи железнодорожных путей выше, чем при землетрясениях силой 6...7 баллов. В метро интенсивная вибрация распространяется на 50...70 м.

Вот данные о виброскорости, мм/с, некоторых  источников вибрации и ее фоновые показатели (табл.5).

Таблица 5

Характеристика некоторых источников шума

(по Тетиору А.Н.)