Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология, 2020, № 1, стр. 28-31

ВВЕДЕНИЕ

В связи с увеличением плотности населения городов и ростом техногенной нагрузки происходит трансформация всех компонентов природной среды, превращающейся вследствие этого в природно-техническое образование – гео-био-техно-экосистему. Для таких экосистем характерны глубокие изменения природных свойств под воздействием активной деятельности человека, приобретение ими новых качеств, что послужило в свое время основанием для создания нового научно-практического направления – геофизической урбоэкологии [1]. В данной статье обсуждаются вопросы качества городского атмосферного ресурса, определяемого соотношением ионов (аэроионов) обеих полярностей в воздушной среде городской территории.

Источниками природной ионизации являются радиоактивные вещества в верхней части земной коры, воде, воздухе, приходящие из Космоса частицы и излучение, турбулентное движение воды и др. На живые организмы, включая человека, благотворно влияет наличие в атмосфере легких отрицательно заряженных аэроионов, которые стимулируют все органы и физиологические системы человеческого организма.

Техногенные аэроионы (тяжелые и положительно заряженные) обязаны своим существованием функционированию промышленных предприятий, транспортных средств и объектов городской инфраструктуры. Так, например, более 90% жилых и производственных помещений в городах имеют выраженный недостаток легких аэроионов и избыток положительных (“промышленных”) ионов, что отрицательно влияет на организм человека и ощущается как “нехватка свежего воздуха”.

ВЫСОКАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ АЭРОИОНОВ – ЗАЛОГ ХОРОШЕГО САМОЧУВСТВИЯ

Особенностями формирования экологической обстановки на урбанизированных территориях занимаются специалисты, именующие себя урбоэкологами. Круг их интересов – изучение жизнедеятельности человека в урбанизированной (городской) среде, прямые и обратные связи окружающей среды и человека как биологического вида и, одновременно, социального существа. Традиционно, основной упор делается на оценку степени химической загрязненности атмосферы, грунтовых вод и поверхностных водоемов, удаление бытовых и промышленных отходов. Незаслуженно обойденными при этом оказываются техногенные физические поля, определяющие “экологическую энергетику” территорий городов, хотя понятие “техногенное физическое (энергетическое) загрязнение” уже давно стало широко используемым.

В число “обиженных” входят аэроионы в приземном слое атмосферы. Считается (в соответствии с постулатами А.Л. Чижевского), что оптимальное содержание аэроионов обеих полярностей должно быть равным примерно 1500 ион/см³ при отношении +ион/–ион, равном 1.15. Для сельских районов характерно количество 1000–1500 ион/см³. Для чистого горного воздуха удельное число аэроионов составляет 2000–2200 ион/см³. Согласно СанПиН 2.2.4.1294-03 “Гигиенические требования к аэроионному составу воздуха производственных и общественных помещений”, минимально необходимые уровни ионизации воздуха для положительно заряженных ионов составляют 400 в 1 см³ и 600 в 1 см³ для отрицательно заряженных ионов. Оптимальной считается концентрация 1500–5000 аэроионов обеих полярностей в 1 см³. При отношении концентрации положительных аэроионов к отрицательным (коэффициент униполярности), равном приблизительно 1.15. Отклонение от указанной величины в ту или другую сторону от оптимума – до 1.20 или до 1.00 и менее свидетельствует о насыщении воздуха либо тяжелыми положительными (вредными), либо легкими отрицательными (благотворно влияющими) аэроионами. Наблюдения показывают, что воздушная среда в пределах городских территорий в значительной степени обеднена легкими отрицательными аэроионами, что делает ее непригодной для естественного восстановления ионизации воздуха в помещениях до приемлемого санитарного уровня.

Результаты проводимых в лабораториях экспериментов свидетельствуют о том, что высокая концентрация в атмосфере легких отрицательных ионов хорошо отражается на состоянии растений и животных, а также благоприятна и более комфортна для населения. И наоборот, избыточная концентрация положительных, тяжелых, ионов в атмосфере действует угнетающе на объекты живой природы, включая человека. С целью расширить границы проводимых экспериментов, сделать их результаты социально значимым фактором были предприняты “пионерные”, рекогносцировочные, исследования в городах разного ранга и в сельской местности.

ИЗМЕРЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ АЭРОИОНОВ В ПРИЗЕМНОЙ АТМОСФЕРЕ

Анализ аэроионного состава воздуха проводился в течение ряда лет с 2016 по 2019 гг. в городах разного ранга и сельской местности Московской, Тверской и Калужской областей, в Приокско-Террасном государственном природном биосферном заповеднике, в городах Москва, Дубна, Кимры, Дмитров. В ходе исследований изучалась вариабельность концентрации аэроионов в зависимости от общей техногенной нагрузки территории, наличия и видов источников ионизации.

Измерения концентрации аэроионов проводились с использованием серийного переносного малогабаритного прибора МАС-01 (счетчик аэроионов малогабаритный, Приборостроительная компания ООО “НТМ – Защита”, г. Москва) вдоль отдельных профилей и/или в выбранных для этой цели контрольных точках. Выбор линии профилей или отдельных ключевых точек диктовался основной стратегической целью проведения исследований. В частности, измерения проводились в жилых массивах, вблизи промышленных объектов, на улицах с высокой плотностью транспортного потока, на рекреационных территориях, в жилых помещениях, возле водоемов и фонтанов, в лесных массивах и др. При этом анализировались временнóе изменение концентрации и соотношение количества аэроионов в течение дня.

Все наблюдения проводились с учетом традиционных для геофизики методических требований и требований, указанных в регламентирующих санитарных нормативных документах.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ СОДЕРЖАНИЯ АЭРОИОНОВ

Данные проведенных исследований обработаны и представлены в виде таблиц и графиков. Ознакомиться с результатами можно, обратившись непосредственно к исполнителям.

Измерения, проводившиеся севернее Московского мегаполиса (гг. Дубна, Дмитров, Кимры) показали значительную вариабельность концентрации аэроионов в приземном атмосферном слое и значений коэффициента униполярности q = +ион/–ион. Так, например, в Дубне в городском районе Большая Волга были зафиксированы следующие средние показатели: максимальные значения концентрации положительно заряженных ионов 800 ион/см³, отрицательно заряженных ионов – 670 ион/см³ при общей сумме ионов 1470 в 1 см³ и коэффициенте униполярности q = 1.19; минимальная концентрация положительных и отрицательных ионов – 320 и 320 ион/см³, соответственно, при сумме ионов обеих полярностей 640 ион/см³ и коэффициенте униполярности q = 1.00.

Сопоставительный анализ концентрации аэроионов в воздухе в городах Кимры, Дубна и Дмитров показал общее низкое содержание ионов обеих полярностей с большим дефицитом отрицательных аэроионов. Наиболее обедненными представляются центральные районы с более высокой техногенной нагрузкой: центр г. Кимры и район Большая Волга в г. Дубна (350–420 ион/см³). При меньшей техногенной нагрузке районы Черная речка (г. Дубна) и Заречье (г. Кимры), имеющие, как было установлено, меньшую антропогенную нагрузку, характеризуются относительно более благоприятной экологической обстановкой (470–480 ион/см³), однако, тоже с общим большим дефицитом ионосодержания.

Иными представляются эколого-геофизические условия территорий, располагающихся к югу от Московского мегаполиса и в пределах Москвы в старых границах (по Московской кольцевой автомобильной дороге).

На территории Приокско-Террасного заповедника (приблизительно 100 км к югу от мегаполиса) измеренная величина концентрации аэроионов варьировала от 340–550 до 3630–6080 ион/см³ при изменении коэффициента униполярности q от 0.53 до 13.8. Наиболее высокое значение концентрации аэроионов (6080 ион/см³, при q = 0.72) зафиксировано в месте, где росли дубы, липы и березы, а также там, где были замечены зубры (3790 ион/см³ при q = 13.8). Измерения на этом объекте проведены в 15-ти точках, поэтому делать какие-то “основополагающие” выводы рановато, но цифры получены примечательные. Измерения концентрации аэроионов в Калужской области на территории Боровского района на участке, отведенном под садоводство и находящемся в окружении смешанного леса (береза, ель, сосна), тоже оказались относительно благоприятными. При измерениях в утренние часы показатели содержания ионов были следующими: концентрация 1172–1178 ион/см³ и q = 1.44–1.49, что свидетельствует о дефиците легких отрицательных аэроионов. При этом было обнаружено, что яркое Солнце (безоблачное небо) “выжигает” отрицательные ионы (430–550 ион/см³), сохраняя положительные (520–800 ион/см³), тогда как в тени наблюдается обратная картина – концентрация отрицательных ионов увеличивается (420–620 ион/см³), а положительных – уменьшается (460–750 ион/см³). Вследствие этого изменяется величина коэффициента униполярности с 1.44 на солнце 1.19 в тени.

В пределах Московского мегаполиса измерения проведены в 113 точках (объектах) во всех административных округах, за исключением двух округов Новой Москвы. Объекты выбраны с учетом обширной инфраструктуры мегаполиса. В перечне объектов фигурируют жилые массивы, промышленные предприятия, городские парки и районные рекреационные зоны, транспортные магистрали, городские достопримечательности и др. Результаты измерений фрагментарно представлены в таблице 1.

Анализ приведенных в таблице данных показывает разнообразие эколого-геофизических условий в пределах мегаполиса, отображенное в значительной дифференциации концентрации аэроионов различной полярности. Удельное содержание ионов варьирует от 650–860 ион/см³ в районе Братиславской улицы ЮВАО (Братиславская ул. и район Марьино) до 2880 и даже 4050 ион/см³ (Битцевский лес и фонтан на Манежной площади).

ВЫВОДЫ

Рекогносцировочные эколого-геофизические исследования в пределах географического пространства, в центре которого находится самый большой мегаполис нашей страны г. Москва, высветили некоторые проблемы, разрешение которых принципиально возможно в рамках нового научно-практического направления – геофизической урбоэкологии. Речь идет об эколого-геофизическом качестве приземного слоя земной атмосферы. Измерения, проведенные на территории мегаполиса и в ряде городов, а также в сельской местности, показали значительную вариабельность концентрации ионов (аэроионов) обеих полярностей и их соотношения в объеме воздушной массы. С другой стороны, характеристики содержания ионов в атмосфере могут рассматриваться как индикаторы степени комфортности жизнедеятельности населения и условий существования представителей животного мира и растительных форм.

Результаты исследований позволили установить дефицит содержания в “дыхательном” слое атмосферы городских территорий общего количества аэроионов, в особенности, отрицательных, благоприятно влияющих на живые организмы. Были предположительно установлены (требуется подтверждение и уточнение) связи изменения характеристик содержания ионов с природными и техногенными факторами, определяющими урбоэкологическую обстановку, что дает надежду на возможность управления качеством городской среды.

На основе полученных данных можно рекомендовать некоторую корректировку градостроительной стратегии в плане создания специальных объектов инфраструктуры, способствующих формированию оптимального динамического равновесия аэроионного содержания в приземном атмосферном воздухе. Такими объектами могут служить, например, фонтаны или эспланады с “быстрой” водой на открытом пространстве, высадка ионорегулирующих пород деревьев, мощные уличные озонаторы и др. И, главное, следует помнить, что на качество воздуха, которым мы дышим в городах, влияет не только содержание в его объеме загрязняющих химических веществ и механических примесей, но и количество, и соотношение положительных и отрицательных ионов, которые, попадая в наш организм, управляют всеми (!) физиологическими процессами.