| О фирме | Услуги | Публикации | Карта сайта | Координаты |

      

 

Геоэкология урбанизированных территорий. Сб. тр. Центра Практической Геоэкологии //
Под ред. В.В.Панькова, С.М.Орлова - М.: ЦПГ, 1996.-108с.

| Оглавление | Рефераты статей | Русско-Английский геоэкологический словарь |

Е.И.Александровская

Ландшафтно-исторический аспект в вопросах загрязнения городских ландшафтов (на примере Московского региона).

Важнейшей составляющей частью комплекса экологических проблем любой территории является ее загрязнение. При этом, как правило, рассматриваются современные антропогенные источники загрязнения. Между тем, для оценки экологической ситуации в каком-либо месте необходимо знать не только современные источники загрязнения, но и ландшафтные факторы, влияющие на поведение загрязнителей и историю загрязнения данного региона.

Роль ландшафтных факторов во влиянии каких-либо загрязнителей на реальную экологическую ситуацию как на глобальном, так и региональном уровне нельзя недооценивать. Рассмотрим три верхних ландшафтных среды - атмосферу, растительность и почвы. Атмосфера самый подвижный аккумулятор всякого рода выбросов. Она вращается вокруг Земли в среднем за 20-30 дней. Столь же быстро распространяются с ней и вредные воздушные примеси. Таким образом, загрязнение имеет глобальный характер [1].

Вместе с тем, количество вредных примесей в атмосфере, кроме водяного пара и углекислого газа, в среднем достаточно ничтожно (табл. 1). 

 Совокупность макро- и микроэлементов в атмосфере в форме газа или пара,
по Giddings, 1973 [2].

Непосредственное вредное влияние антропогенных выбросов на человека во многом зависит от погодных факторов той местности, где проживает и работает человек. Так циклональный тип погоды определяет: западный перенос воздушных масс, восходящие токи воздуха, значительное количество осадков. Исходя из этого, в регионах (например, Московском) с преобладанием циклонального типа погоды воздушное загрязнение приносится с запада, а местное перемещается на восток. Осадки, особенно в виде снега, будут очищать атмосферу. Дожди и растаявший снег вызовут перемещение многих элементов и их соединений (в том числе и загрязнителей) вниз по почвенному профилю.

Антициклональный тип погоды связан с нисходящими токами воздуха, а, следовательно, с прижиманием к земле воздушных антропогенных выбросов, небольшим количеством осадков (что может вызвать подтягивание многих химических соединений к поверхности почвы), солнечной погодой, способствующей образованию фотохимического смога [3].

Следовательно, одни и те же выбросы, например от выхлопных труб автомобилей в регионах с привлекательной антициклональной солнечной погодой, будут наносить значительно больший ущерб здоровью людей, чем в более северных (но не полярных) регионах. Кроме того, кислотные осадки формируются после образования в каком-нибудь месте (например, над Средней Европой) антициклона, когда окислы серы и азота в течение нескольких дней концентрируются в нижней части атмосферы. Затем, когда область высокого давления сдвигается к востоку, кислотные туманы перемещаются и выпадают в виде дождей [4].

Влияние воздушных токсикантов на человека в том или ином месте будет определяться и залесенностью территории (табл. 3), так как растения обладают колоссальной очищающей способностью. Эта способность позволила им выжить и очистить атмосферу после активной вулканической деятельности во время альпийского орогенеза [5].

Леса в мире [5]

Почва - главный индикатор экологического состояния ландшафта. По определению В.В.Докучаева почва - это зеркало ландшафта, а по определению А.Л.Александровского - запись истории ландшафта [6]. Почва отражает (записывает) пространственно-временную структуру ландшафта. Изучая химический состав почв или культурных слоев древности, учитывая геохимические барьеры в почвах, можно с той или иной степенью достоверности установить историю загрязнения данного региона.

Почему же необходимо знать историю загрязнения? По двум причинам. Во-первых, хочется установить точку отсчета - когда было "все чисто”. Во-вторых, - когда же началось загрязнение и каким оно было?

Вероятно, когда человек только осваивал какую-нибудь территорию, то он питался экологически чистыми продуктами, пил чистую воду и дышал свежим воздухом. Таким образом, если следовать логическим выводам современных "экологов", человек жил долго, не болел, были здоровы и дети. Рассмотрим это логическое построение на примере Московского региона.

В начале второго тысячелетия до нашей эры на территорию Московского региона пришли племена, которые уже хорошо освоили земледелие и скотоводство, знали выплавку меди и бронзы. Люди стали оседлыми. Несмотря на это вмешательство в природу было точечным незначительным. Охота, рыболовство и собирательство пока еще определяли питание людей [7,8]. С точки зрения современных экологов это время было почти идеальным. Тем не менее, детская заболеваемость и смертность были колоссальны, средняя продолжительность жизни составляла около двадцати пяти - тридцати лет [7,8], что определялось факторами, о которых мы скажем в конце статьи.

С развитием ремесел, и особенно с началом технической революции, во всем мире пресс на природу и, в частности, загрязнение усилился и, что особенно важно, до настоящего времени почти не контролировался. В наибольшей степени пострадала от этого Западная Европа, где техническая революция шла особенно бурно, а основным источником энергии для производства был каменный уголь. При сжигании каменного угля в окружающую среду поступали не только соединения углерода, серы, но и таких токсичных элементов как мышьяк, литий, рубидий, цезий, калий, цирконий и бериллий [6]. Напомним, что на начальном этате химической революции в Европе и США предприятия работали без очистных сооружений. 

Немецкий исследователь В.Эйхлер [4] отмечает, что японское “экономическое чудо" было в свое время в значительной степени связано с полным отказом от какой либо очистки сточных вод (лишь минаматская катастрофа привела к тому, что здесь кое-что изменилось). Тем не менее, продолжительность жизни современных японцев, которые испытали не только мощное техногенное загрязнение, но и широкое (неизбежное при взрыве бомб в атмосфере) радиоактивное заражение, одна из самых высоких в мире. Техническая революция в России началась позже, чем в Западной Европе, причем в топках мануфактур сгорали русские леса, что вызывало законный протест всей российской общественности. Однако такого загрязнения, как в Западной Европе, где основным топливом был каменный уголь, не происходило.

Тем не менее, локальное загрязнение почв в России началось еще в средневековье. Наиболее отчетливым оно было в крупных городах. Интересные данные получены по Москве [9,10,11]. Впервые повышение содержания мышьяка в средневековых московских почвах было обнаружено нами в почвах пятнадцатого  века у Воскресенского моста около Иверских ворот, что было объяснено существованием здесь кожевенных или меховых промыслов. В то время минералы мышьяка применялись при выделке кож как дипеляторы. Позднее содержание мышьяка продолжает увеличиваться и доходит до 74 мг/кг (XVIII-XIX вв), при кларке (среднем содержании в земной коре) - 2мг/кг. Это может быть связано не только с кожевенным производством,  но и другим его использованием. В то время во всем мире широко применялись мышьяковые краски - яркие и стойкие,  но использование которых сейчас или запрещено или резко ограничено. Это: королевская желтая, получаемая измельчением минерала аурипигмента, желтая-мышьяково-свинцовая и различные "зелени", представлявшие собой смеси медных и мышьяковистых солей [8].  Англичане, уже в наше время обвиненные французами в преднамеренном отравлении Наполеона, сумели оправдаться, доказав поступление мышьяка от стен покрытых такой краской.

Повышенные содержания мышьяка и других токсичных элементов обнаруживаются по всей территории Москвы в границах города XIX века. Соединения мышьяка со свинцом и просто мышьяковистые соединения могли применяться при борьбе с вредителями в садах и огородах. Кроме того, мышьяк является примемесью свинцовых, медных, серебрянных, реже цинковых руд и мог попадать в почву, если рядом происходила выплавка цветных металлов или другая металлообработка.

Следует отметить, что такое количество мышьяка в почвах, следовательно, и в окружении человека,  не могло не сказаться на его  здоровье. Сейчас предельно-допустимой концентрацией мышьяка в почве считается 2 мг/кг. Мышьяк обладает общетоксическим действием. Кроме того, им поражается сердечная мышца, нарушается обмен веществ, нервная система [12,13,14].

Другим элементом, поражающим периферическую и центральную нервную систему, и, следовательно, влияющим на поведенческие реакции людей, является свинец. Среднее содержание свинца в земной коре - 13 мг/кг, содержание свыше 20 мг/кг почвы считается опасным [14], а в исследуемых слоях оно доходит до 1321 мг/кг (XIX в). Кроме нервной системы свинец поражает костный мозг, сосуды и другие органы.

Широкое применение свинца в XVI-XХ веках связано с его мягкостью, ковкостью, антикоррозийностью и очень высокой жидкоплавкостью. Свинец применялся не только для изготовления утвари, но и строительстве. Распространенные в ХYII - ХVIII веках "верховые" сады покоились на каменных сводах, перекрытых свинцовыми плитами. Кроме того при отделке внутренних помещений применялся особый кирпич со свинцом [15]. Как уже говорилось, соединение свинца с мышьяком - мышьяково-кислый свинец - могло применяться при защите растений сада. Свинцовые краски - белые, желтые, оранжевые и красные широко применялись с ХYII века, как кроющие, защищающие (в основном свинцовые белила).

Полученные данные свидетельствуют об активном накоплении в московских почвах меди. При избыточном поступлении меди страдают печень, почки, меняется формула крови. Среднее содержание меди (кларк) - 65 мг/кг, обычное содержание в подмосковных почвах резкопониженное: 3-20 мг/кг (поэтому приходится добавлять медь как микроудобрение). В почвах же Моисеевского монастыря (Манежная площадь) содержание меди доходит до 106 мг/кг. Медь, так же как и свинец, легкоплавка, ковка, легка в обработке. Предметы быта того времени часто делались частично из меди, частично из свинца. Например, медные часы со свинцовыми гирями. Из меди изготавливались крупные сооружения. Так в 1627 году известный в то время медных дел мастер Дмитрий Сверчков на Борисовом дворе делал к церковному строению “медное дело" (медный шатер) для хранения Ризы Господней [15]. Однако кроме собственно медных изделий источником поступления меди в монастырские почвы мог быть и широко применявшийся медный купорос - сернокислая медь, содержащаяся в водах медных рудников.

Медный купорос во всем мире применялся как для борьбы с сельскохозяйственными вредителями, так и в качестве основы для многих красок, обладающих и противоплесневым действием. Наиболее распространенными были: известковая синяя, составлявшаяся из растворов медного купороса, нашатыря и гашеной извести, и известковая зелень, состоящая из медного купороса, мышьяковистой кислоты и известкового молока. Медные краски кроме синих и зеленых могли быть фиолетовыми, коричневыми, черными и даже красными. Это всем известный сурик - окисная медь.

Таким образом, загрязнение московских почв, как и почв всего мира началось очень давно, однако контроль за ним установлен только сейчас.

Как правило, современное загрязнение многими токсичными элементами в городах, расположенных в зоне постоянного прохождения циклонов, менее высокое, чем было раньше. Так современное загрязнение почв Тверского бульвара Москвы мышьяком составляет 25 мг\кг, свинцом - 119мг\кг, медью - 99 мг\кг. В таблицах 3,4 и 5 приведем данные химического анализа почв 17-20 веков в районе Тверского бульвара. Эти данные интересно и важно сравнить с данными химического анализа современных подмосковных почв (таблицы 6 и 7). Общие химические анализы почв (табл. 3) производились в лаборатории Института Географии  РАН. Содержание макро- и микроэлементов(табл. 4,5,6 и 7) определено методом РФА в лаборатории Почвенного института. 

 Химические и физические свойства почв и отложений.

 

Макроэлементы (оксиды в %)

Микроэлементы в мг/кг

Содержание макро- и микроэлементов в культурных слоях исследуемого объекта следует сравнивать как со средним их содержанием в земной коре - кларком, так и с содержанием в слое, который является переходным к почвообразующей породе и в большей степени отражает местные особенности исходного содержания элементов в древних московских почвах.

Содержание макрокомпонентов в этом горизонте обнаруживает исходную бедность московских почв. Это выражается в сравнительно высоком содержании кремнезема в исследуемой почве (до 75,8%), что связано с многотысячелетним промывным режимом, который привел к выносу из исходных естественных лесных ландшафтов натрия, железа и многих  других элементов. На этом фоне выделяется сохранение и даже некоторое накопление московскими почвами такого подвижного элемента как калий. Калий - биогенный элемент и активно накапливается растительностью, в том числе березой, сосной, кленом и дубом, использовавшихся для строительства. При пожарах и в результате естественного разложения остатков древесины почва обогащалась калием, а сознательное внесение печной золы в почвы, усиливало этот процесс.

Особое внимание обращает на себя обогащение московских почв кальцием, что также связано с человеком, широко применявшим известняк - карбонат кальция в строительстве. Более того, закарбоначивание почв приводит к сдвигу почвенной кислотности в нейтральную, а затем и в щелочную сторону.

Более молодые отложения, представленные органогенным культурным слоем времени деревянного строительства (XVI-XVII вв) и, залегающим над ним, известково-кирпичным строительным мусором XVIII-XIX веков, свидетельствуют о дальнейшем обогащении московских почв в результате антропогенной деятельности. Это выражается в относительном снижении доли кремнезема, а также в повышении содержания и макро- и микрокомпонентов, что связано как с их техногенным поступлением  в московские ландшафты, так и изменением геохимических условий, вызвавшим снижение их подвижности и прекращение выноса в грунтовые воды.

 Техногенное накопление характерно не для всех микроэлементов, так как в это время человек освоил применение только некоторых из них. Так, содержание в московских почвах хрома низкое, что связано с многотысячелетним выносом хрома из дерново-подзолистых почв и отсутствием биогенной и анторопогенной его аккумуляции. То же можно сказать и о стронции, никеле и рубидии.

Хотя ранее и происходил вынос из московских почв других микроэлементов (мышьяк, свинец, медь), в исследуемое время отмечается их отчетливое накопление, что связано как с нейтрализацией почвенной кислотности, вызвавшей уменьшение подвижности ряда микроэлементов, так и с широким использованием этих элементов человеком.

Особый интерес вызывает экстремально высокое содержание свинца в ретираде (отхожее место) (см.табл.5). Это может быть связано с выбрасываем туда остатков свинцовых белил или других отходов хозяйства. Кроме того следует помнить, что из общего количества поступающего в организм человека свинца, только около 4% задерживается, остальное выводится, главным образом через кишечник, в меньшей степени через почки, с желчью, потом и через волосяной покров.

Данные, полученные для средневековой Москвы, во многих случаях должны повториться и для других древних Русских городов. Так как каменное строительство, изменившее свойства почв в сторону уменьшения миграционной способности ряда элементов, проходило почти одновременно. Близким по времени было и развитие ремесел и других форм хозяйствования, а, следовательно, и поступление в почву связанных с ними элементов. Однако это предположение требует проверки.

Интерпретация данных по более древним городским культурным слоям сложнее из-за высокой миграционной способности большинства элементов в незакарбоначенных исходных московских почвах и выходит за рамки данной статьи. Данные по современному микроэлементному составу подмосковных почв приведены в таблицах 6 и 7.

Микроэлементы в мг/кг.
Фермерское хозяйство "Россия" Солнечногорского района МО.

Эти данные показывают крайне локальный (точечный) характер загрязнения подмосковных почв цинком или свинцом. Большая часть территории, несмотря на близость Москвы, Зеленоглаза и других промышленных городов, не только не загрязнена тяжелыми металлами, но и испытывает в них отчетливый дефицит.

Микроэлементы в мг/кг.

Алабинское лесничество Наро-Фоминского района (26-27 квартал)

Локальное загрязнение лесных почв свинцом и особенно мышьяком очевидно возникло в результате борьбы с вредителями леса.

Приведенные в таблицах 6 и 7 данные еще раз подтверждают точечно-локальное загрязнение внегородских почв Московского региона. Таким образом, люди, проживавшие в средневековых городах, подвергались влиянию многих токсичных соединений. По мере развития промышленной революции это воздействие усилилось. При этом средняя продолжительность жизни увеличилась.

Почему же некоторые страны, испытавшие и испытывающие сейчас весьма значительное загрязнение, имеют высокую продолжительность жизни. Ответ состоит в том, что здоровье людей зависит от четырех групп факторов. Образ жизни определяет 49-53%  здоровья и продолжительности жизни, генетические факторы 18-22% , загрязнение - 17-20%, медицинские факторы - 8-10% [16]. В прошлом низкая продолжительность жизни была связана с недостатком питания, крайней скученностью в жилищах, а в северных странах - с холодом и т.п. В настоящее время во многих странах, население которых имеет высокую продолжительность жизни, определяющую роль играет комфорт, здоровый образ жизни, хорошая видеоэкология, психологические знания, позволяющие решать межличностные отношения и др.    

Следовательно, необходимо пересмотреть представления о катастрофичности современного загрязнения, по крайней мере в Московском регионе, не  снижая, а напротив увеличивая, контроль за загрязнением окружающей среды.  

Достоверные экологические знания помогают решать проблему загрязнения. Существенно,  что количественный и качественный состав загрязнителей постоянно меняется. Вместе с тем развиваются и методы контроля как за ними, так и за ландшафтными показателями.  Все это способствует накоплению знаний в области экологии любых регионов и приводит к постепенному решению экологических проблем.

Литература