Для улучшения экологического состояния г.Алматы необходимо сохранить, а в лучшем случае увеличить площади зеленых насаждений, причем приоритет необходимо давать древесным насаждениям, проявляющим наибольшую устойчивость к загрязняющим веществам (тополь, клен, вяз), а также выделяющим большое количество фитонцидов (сосна, ель, арча).
Предгорья Заилийского Алатау, где располагается селитебная зона города Алматы, несмотря на благоприятные, в целом, климатические и природные условия, характеризуются избыточным накоплением в приземном слое атмосферы загрязняющих веществ.
Природные и климатические особенности способствуют образованию мощной приземной инверсии температуры, сохраняющейся, особенно в зимний период длительное время. Характерны для Алматы слабые ветры, повторяемость штилей в году в среднем 22%, туманы и другие неблагоприятные метеорологические условия. В связи с этим в нижнем слое атмосферы происходит накопление эмиссий загрязняющих веществ, выхлопных газов автомобилей, вредных выбросов котельных, ТЭЦ, промышленных объектов и т.д., что ведет к образованию смога, ставшего привычным явлением для Алматы независимо от времени года.
Необходимость разработки целевых показателей загрязнения атмосферного воздуха для города Алматы продиктована, с одной стороны, сложившейся экологической ситуацией, которую следует охарактеризовать как весьма напряженную, с другой – значительными изменениями действующего природоохранного законодательства, позволяющими решать проблемы экологической безопасности на качественно новом уровне.
Значительное воздействие на общее загрязнение атмосферного воздуха оказывают комплекс ТЭЦ-2, располагающаяся вблизи западной границы города Алматы. При суммарных выбросах 39,5 тыс. т/год на территорию города переносится до 61% или около до 15,642 тыс. т/год вредных веществ, что превышает объем эмиссий от всех стационарных источников, расположенных непосредственно на городской территории. Кроме того, ранее при расчетах не принимались во внимание выбросы индивидуального жилого сектора, существенная часть которого не газифицирована и в холодный период является источником продуктов сгорания твердого топлива.
Основными причинами загрязнения атмосферного воздуха в городе от стационарных источников являются: устаревшие технологии многих производств; недостаточные количество и неэффективность существующих пыле-газоочистных установок; нарушения технологического режима работы; использование в энергетике низкокачественных углей.
Острой проблемой загрязнения атмосферы города в последние годы стал постоянный рост выбросов загрязняющих веществ автомобильным транспортом. Увеличение численности легковых и грузовых автомобилей, автобусов за последние годы, объективные трудности в обеспечении эффективного трафика по магистралям города, появившиеся автомобильные «пробки», все это является одним из важнейших определяющих факторов в наблюдающемся снижении качества атмосферного воздуха.
Значительную роль в нейтрализации и ослаблении негативных воздействий промышленных зон города на людей и живую природу в целом играют зеленые насаждения. Высаживаемые на городских улицах и в скверах зеленые насаждения помимо декоративно-планировочной и рекреационной выполняют очень важную защитную и санитарно-гигиеническую роль.
Не все растения способны выжить в условиях города. Деревья и кустарники, высаживаемые на запыленных улицах, должны выдерживать мощный натиск цивилизации. Мы хотим, чтобы растения не только радовали наш глаз, дарили прохладу в знойный день, но и обогащали воздух живительным кислородом. Далеко не каждому растению это под силу.
Растения, произрастающие в условиях крупного города, – настоящие «спартанцы». Рост деревьев здесь весьма затруднен из-за загрязнения окружающей среды. На 1 км2 крупного города ежегодно выпадает до 30 т различных веществ, что в 4–6 раз больше, чем в сельской местности. Ученые считают, что большая доля смертных случаев в городах всего мира связана именно с загрязнением воздуха.
Какова же роль зеленых насаждений в очистке воздуха? В листьях дерева хлорофилловые зерна поглощают углекислый газ и выделяют кислород. В естественных условиях летом дерево средней величины за 24 ч выделяет столько кислорода, сколько необходимо для дыхания трех человек, а 1 га зеленых насаждений за 1 ч поглощает 8 л углекислого газа и выделяет в атмосферу количество кислорода, достаточное для поддержания жизнедеятельности 30 человек. Деревья очищают от углекислого газа приземный слой воздуха толщиной приблизительно 45 м.
Среди разнообразных пород деревьев, используемых для озеленения городов, особыми свойствами отличается каштан. Одно взрослое дерево каштана очищает от поступающих выхлопных газов пространство объемом до 20 тыс.м3. При этом, в отличие от многих других деревьев, каштан разлагает ядовитые вещества почти без ущерба для своего здоровья.
Устойчив к загрязнению воздуха и тополь. По количеству поглощаемого углекислого газа и выделяемого кислорода 25-летний тополь превосходит ель в 7 раз, а по степени увлажнения воздуха – почти в 10 раз. Так что для оздоровления воздуха вместо семи елей (трех лип или четырех сосен) можно посадить один тополь, который к тому же хорошо улавливает пыль.
Листва деревьев активно улавливает пыль и снижает концентрацию вредных газов, причем эти свойства у разных пород проявляются в разной степени. Хорошо задерживает пыль листва вяза и сирени (лучше, чем листья тополя). Так, посадка из 400 молодых тополей за летний сезон улавливает до 340 кг пыли, а вяза – в 6 раз больше. Акация, неприхотливый быстрорастущий шиповник и ряд других растений тоже обладают подобными свойствами.
В жаркий летний день над нагретым асфальтом и раскаленными железными крышами домов образуются восходящие потоки горячего воздуха, увлекающие с собой мельчайшие частицы пыли, которые долго держатся в воздухе. В то же время, над парком, расположенным где-нибудь в центре города, возникают нисходящие потоки воздуха, потому что поверхность листьев значительно прохладнее асфальта и железа. Пыль, увлекаемая этими нисходящими потоками, оседает на листьях деревьев парка. Один гектар насаждений деревьев хвойных пород задерживает за год до 40 т пыли, а лиственных – около 100 т.
В условиях высокой загазованности воздуха происходят некоторые изменения в фенологии растений, особенно тех, что растут вдоль автострад. Наблюдается сокращение периода вегетации, сроков цветения и созревания плодов, снижается степень цветения и плодоношения, качество и всхожесть семян.
За комфорт, предоставляемый транспортом, за огромное количество автомобилей мы расплачиваемся чистотой воздуха. При сгорании 1 л горючего в двигателе автомобиля в воздух попадает 200–400 мг свинца. За год один автомобиль может выбросить в атмосферу до 1 кг этого металла. Повышенное содержание свинца в овощах и фруктах, выращенных вблизи автострад, а также в молоке коров, которым скармливалась загрязненная трава, представляет опасность для здоровья человека.
Иногда летом можно наблюдать листопад у деревьев. Причина этого – высокое содержание свинца в воздухе. Деревья тяжело переносят свинцовое отравление. Верхний порог концентрации свинца для растений пока не установлен. Некоторые растения, например мхи и лиственница, поглощают его в относительно больших количествах, а береза, ива, осина – значительно меньше. Концентрируя свинец, растения тем самым очищают воздух. В течение вегетационного периода одно дерево может накопить столько свинца, сколько его содержится в 130 л бензина. Простой расчет показывает, что для нейтрализации вредного действия одного автомобиля необходимо не менее 10 деревьев.
Зеленые насаждения играют большую роль в борьбе с шумом. Высаженные между источниками шума и жилыми домами деревья снижают уровень шума на 5–10%. Кроны лиственных деревьев поглощают до 26% падающей на них звуковой энергии. Крупные лесные массивы снижают уровни шума авиационных моторов на 22–56% по сравнению с открытым местом (на одном и том же расстоянии от источника шума). Даже небольшой слой снега на ветвях деревьев усиливает поглощение шума.
Деревья и кустарники, произрастающие в городе, ежедневно и ежечасно проводят огромную работу: поглощают пыль и углекислый газ, вырабатывают кислород, выполняют санитарно-защитные, водоохранные и шумозащитные функции, формируют микроклимат и своеобразный облик города.
Рекреационное значение зеленых насаждений связано с организацией оптимального отдыха. Скверы, парки, площадки с разнообразными растениями и композициями, дополненные малыми архитектурными формами, декоративными водными элементами (бассейны, фонтаны) способствуют полноценному отдыху населения. Зеленые насаждения служат не только украшением, они – подлинные защитники здоровья людей.
По результатам наших исследований установлены виды древесной и сельскохозяйственной растительности города и пригорода по чувствительности и толерантности к различным категориям загрязнителей.
Обычно живые организмы в той или иной степени реагируют на изменение атмосферного воздуха, поэтому из наиболее распространенных древесно-кустарниковой растений, произрастающих на территории г. Алматы, выбирались наиболее подходящие виды для биодиндикации. При проведении мониторинга было установлено, что к атмосферным загрязнителям толерантность растений возрастает в следующем порядке: хвойные, травянистые растения и листопадные деревья. Исходя из этого нами для мониторинга выбраны из древесных пород - хвойные.
Что касается биондикации сельскохозяйственными растениями нами установлено, что наиболее чувствительными к загрязнителям являются салат, люцерна, злаковые и наиболее толерантными видами к атмосферным газам - кукуруза, виноград, розоцветные, подорожник.
Поэтому нами выбраны для мониторинга среди многолетних трав - люцерна, а среди злаковых – пшеница. В данном случае, мы также учитываем методы биондикации, которые должны отвечать следующим требованиям: относительная быстрота проведения индикации, получение достаточно точных и воспроизводимых результатов, наличие пригодных для индикации объектов в массовом количестве.
Результаты проведенных исследований позволяет сделать вывод о разной интенсивности поглощения изучаемых элементов листовой поверхностью растений. Об этом можно судить по показателю отношения концентрации химического элемента в чистых листьях к его концентрации в запыленных листовых пластинках.
Наибольшей способностью к поглощению элементов из воздуха, а следовательно, к очищению атмосферы от загрязнений, в городе обладает тополь бальзамический (Populus balsamifera), далее в порядке уменьшения следуют дуб обыкновенный (Qerqus robur), клен плантовидный (Acer plathanoides), береза повислая (Betula pendula), клен ясенелистный (Acer negundo) и липа сердцелистная (Tilia cordata).
Атмосферные загрязнители (газообразные, твердые и жидкие) начинают оказывать на растения угнетающее влияние с момента контакта с покровными тканями. Наиболее отчетливо последствия взаимодействия проявляются после проникновения фитотоксикантов во внутренние ткани и клетки растения.
Структурные изменения в листьях, вызываемые токсикантами, визуально различимы. Видимые повреждения листьев являются следствием глубоких необратимых изменений в клетках и обнаруживаются по потере ранее свойственной им окраски, тургора или общему уменьшению размеров листовой пластинки (таблицы 1, 2).
Повреждение листовой пластинки у исследуемых видов наблюдалось во все сроки обследования. Чаще всего оно выражалось в побурении и гибели листовой пластинки и отдельных ее участков в виде пятен темно-коричневого цвета с четко очерченной границей между живыми и отмершими клетками и тканями.
Установлено, что территории, находящиеся под влиянием промышленных источников (ТЭЦ) и автотранспорта подвержены повышенной и высокой загрязненности.
Таблица-1. Структурные изменения в листьях тополя бальзамического (Populus balsamifera) произрастающего на территории г. Алматы
На примагистральных территориях, в непосредственной близости к трассам, сохранялось в течение всего периода (года) исследований высокое загрязнение воздуха. В связи, с чем у всех растений растущих вблизи автомагистрали отмечается отставание в росте, нарушение определенного течения функций, что влияет на его строение.
Таблица-2. Структурные изменения в листьях люцерны
При изучении структурных изменений культурных растений пригорода г. Алматы также было установлена зависимость их от степени загрязненности атмосферы и отдаленности района от города. Полученные результаты свидетельствуют, что листья люцерны, произрастающие в п.Саймасай, УОС претерпевают значительные изменения вследствие влияния загрязняющих веществ воздуха (наблюдается хлороз листьев). Характерным признаком хлороза служит исчезновение зеленой окраски у листьев. Молодые листочки и верхушки побегов приобретают бледно-желтый цвет. Хлороз листьев приводит к ослаблению, а в последующем к полному прекращению фотосинтеза.
Таким образом, нами установлено, что в конкретных условиях растения – биоиндикаторы (из сельскохозяйственных культур – люцерна и пшеница, из древесных – ель и сосна) позволяют провести мониторинг экологического состояния окружающей среды города и пригорода Алматы.
Для улучшения экологического состояния г.Алматы необходимо сохранить, а в лучшем случае увеличить площади зеленых насаждений, причем приоритет необходимо давать древесным насаждениям, проявляющим наибольшую устойчивость к загрязняющим веществам (тополь, клен, вяз), а также выделяющим большое количество фитонцидов (сосна, ель, арча).
Литература
- Владимиров А.М. и др. Охрана окружающей среды. Л.: Гидрометеоиздат.1991. - 442с.
- Гудариан Р. Загрязнение воздушной среды / Пер. с англ. Под ред. Г.М.Илькуна. -М:Мир. 1979, 200с.
- Илькун Г.М. Загрязнение атмосферы и растений. -Киев: Наукова думка.1978. -248с.
- Василенко В.Н., Назаров И.М., Фридман М.Д. Мониторинг загрязнения атмосферного воздуха. Л., Гидрометеоиздат,
- Мамыров Н.К., Топкопий М.С., Храпунов В.В. Экологическое состояние г.Алматы, -Алматы, 2000.