Scientific journal

Fundamental research

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

С ростом урбанизации, увеличением количества транспорта и интенсивности уличного движения, наряду с эстетической значимостью зеленых насаждений в городах, возрастает их санитарно-гигиеническая роль. Они препятствуют распространению шума, пыли, дыма, аэрозолей при посадке их рядом с проезжей частью [3, 5, 8, 7]. Для защиты от пыли и выхлопных газов автотранспорта создаются изолирующие насаждения в виде плотной живой изгороди из кустарника или многорядной посадки деревьев и кустарников, снижающие концентрацию пыли на 10–12 и 10–15 % соответственно, а окиси углерода – на 8–12 % [5]. Максимальная концентрация пыли и газов, как правило, содержится в нижних слоях воздуха [8]. Кроме того, задымление и запыленность воздуха, частая повторяемость туманов задерживают до 20 % солнечной радиации (в сильно загрязненных районах – до 50 %) [4]. Пыль, газы и пары в атмосферном воздухе способствуют потере привлекательного внешнего вида строительных сооружений, а также их постепенному разрушению [6].

Петрозаводск – город на северо-западе России, протянувшийся вдоль берега Онежского озера, с населением порядка 262 095 человек (по состоянию на 1 января 2011 года) и площадью 113 км2. В последние годы город развивается быстрыми темпами, проводится уплотнительная застройка, осваиваются свободные территории, при этом количество зеленых насаждений неуклонно сокращается. Существующие зеленые насаждения не справляются с задержанием пыли из воздуха, и как результат окружающая среда оказывает негативное влияние на жителей. В ряде публикаций показана взаимосвязь между запыленностью воздуха и частотой пульмонологических заболеваний (бронхиальная астма) а также распространением опасных для человека бактерий (стафилококки, стрептококки). В соответствии с медицинскими исследованиями [7] обязательным компонентом пыли, и уличной, и домашней, являются грибы. Было выяснено, что они вызывают у людей аллергии, а также сочетаются с бронхиальной астмой, с хроническим бронхитом, с заболеваниями органов пищеварения. Из анамнеза больных выявлялись частые простудные заболевания. Все это также может быть спровоцировано действием грибов. Многолетние исследования выявили важную роль растений в улучшении состояния атмосферного воздуха, микроклимата городской среды, в сфере защиты урбаносреды от отрицательных антропогенных факторов, в обеспечении горожан рекреационными территориями [6]. Большая часть пыли оседает на поверхности листьев, ветвей, стволов деревьев и кустарников, задерживается травостоем, поэтому ее содержание в насаждениях в 2–3 раза ниже, чем на неозелененной территории.

Улучшение экологической обстановки на уровне одного небольшого города позволит отдалить глобальное бедствие, отголоски которого мы встречаем уже сейчас. Данное исследование призвано показать значимость создания дополнительных зеленых насаждений на территории города.

Целью исследований являлось выявление количества пыли в воздухе в разных микрорайонах города. Эта величина рассматривалась в связи с удаленностью от акватории Онежского озера, которая оказывает существенное влияние на климат и направление ветровых потоков в городе. Кроме того, учитывалось распределение запыленности на разной высоте (до 30 метров от поверхности земли) и удаленность от различных зеленых насаждений.

Материалы и методы исследования

Исследование проводили в различных микрорайонах города Петрозаводска с более подробным изучением количества пыли в воздухе в центральном районе (пр. Александра Невского и ул. Державина).

Работа проводилась в три этапа. На первом этапе в различных районах города были установлены пылеулавливающие хлопчатобумажные материалы размером 10×10 см. Через 10 дней образцы взвешивались в воздушно-сухом состоянии, вымачивались, отстирывались и подвергались повторному взвешиванию. Расположение 19 объектов исследований по запыленности воздуха микрорайонов на территории города приведено на рис. 1.

Рис. 1. Расположение объектов исследования

Вторым этапом проведения работы было определение запыленности воздуха в связи с высотой от поверхности почвы. Объект – жилое здание по ул. Державина. Расстояние от 9 этажа до газонного покрытия 30 м. Расстояние до сквера – 30 м, расстояние до озера 937 метров. Пылеулавливающие материалы были установлены на разных этажах здания с разницей в 3 м до 9 этажа включительно с максимальной высотой 28 м.

На третьем этапе проводилось исследование количества пыли, осевшей на листьях в течение 15 дней после дождя. В качестве объекта исследования была выбрана одна из центральных улиц города (пр. А. Невского). На расстоянии 1 метра от проезжей части были отобраны пробы листьев (по 10 шт. с каждой пробной площади) на высоте 1,2–1,6 м. Пробы укладывали в чистую стеклянную банку с крышкой. Места взятия проб отмечались на карте микрорайона. Затем было подсчитано количество пыли на 1 см2 листьев. Для этого каждая проба взвешивалась, затем пробы тщательно промывались в проточной воде и высушивались, после чего было проведено повторное взвешивание. Для определения поверхности обмытых листьев брали 5 листочков, разных по размеру, обводили каждый из них на бумаге. Затем вырезали по контуру и взвешивали вырезанные проекции листа. Из той же бумаги вырезали квадрат 10×10 см и взвешивали его. Рассчитывали поверхность обмытых листьев по формуле:

S = (M1·П1)/5·М2 (дм2),

где М1 – масса бумаги, вырезанной по контурам 5 листьев; М2 – масса 1 дм2 бумаги; П1 – количество обмытых листьев [1, 2].

Результаты исследований и их обсуждение

Результаты исследований наглядно показывают уровень запыленности основных районов города. Количественные показатели приведены в табл. 1, в которой содержатся также сведения по характеристике объектов исследования. Количество пыли в воздухе, как выяснилось, не зависит от удаленности от озера; так, на расстоянии до 5 км уровень пыли сопоставим с ее количеством на расстоянии 420 м от акватории. Минимальное количество пыли содержалось в воздухе сквера по ул. Андропова и ул. Энгельса с удаленностью от озера 0,94 км, максимальное – на удаленности 1,8 км от озера по центральной улице города пр. Ленина. Принимая за 100 % показатель запыленности воздуха сквера, было установлено, что уровень пыли по городу в среднем превышает контрольный в 3–5 раз. Расстояние до объектов озеленения также существенно не влияет на показатель запыленности. Это можно связать с недостаточным количеством озелененной территории на единицу площади. Так, в микрорайоне Древлянка объект исследования располагался рядом с озелененной территорией (газон, группа кустарников), уровень пыли составил 370 % от контроля, а на пр. Ленина на расстоянии 10 м от озелененной территории (газон, линейная посадка деревьев) данный показатель составил 340 %. Таким образом, запыленность воздуха связана в большей степени с наличием крупных транспортных магистралей и типом озеленения.

Таблица 1

Количество пыли на исследуемых объектах

Исследования распределения пыли по высоте подтвердили выводы ряда авторов, сделанные в других регионах страны, о максимальной запыленности вблизи поверхности почвы. Такое распределение, по-видимому, связано с различной скоростью оседания разных фракций пыли под действием силы тяжести. Так, на уровне первого этажа показатель уровня пыли составил 0,083 г. Начиная с 3 этажа, уровень пыли колебался в пределах от 0,020 до 0,030 г (рис. 2).

Рис. 2. Изменение количества пыли по высоте

Исследование количества пыли в воздухе вблизи наиболее крупной транспортной магистрали – на проспекте Александра Невского проводилось в связи с собирательной способностью листьев разных пород. Наиболее представленными здесь оказались Тополь гибридный и Липа крупнолистная. Результаты исследований в соответствии с используемой методикой приведены в табл. 2.

Таблица 2

Исследование запыленности пр. А. Невского

На перекрестке пр. Невского – ул. Мерецкова собирательная способность листьев Тополя гибридного составила 0,05899 г/см2. Рядом с домами № 66–68 собирательная способность листьев этой же породы составила 0,02597 г/см2.

На перекрестке пр. Невского и ул. Правды собирательная способность листьев Липы крупнолистной составила 0,03000 г/см2,, на перекрестке с ул. Калинина она составила в среднем для листьев той же породы 0,04407 г/см2. Перекресток пр. Невского – ул. Луначарского. Здесь собирательная способность липы в среднем составила 0,02808 г/см2

Сквер у собора А. Невского. Липа здесь практически не представлена, и измерялась собирательная способность листьев Тополя гибридного. Она в среднем составила 0,04760 г/см2. У дома № 16 собирательная способность листьев Липы крупнолистной в среднем составила 0,039565 г/см2. Выше по пр. А. Невского 48 в основном преобладал в линейных посадках Тополь гибридный. Их собирательная способность листьев у дома 48 составила 0,04237 г/см2, дома 60 – 0,03211 г/см2 и у дома 64 – 0,05467 г/см2. В сквере на перекрестке пр. Невского – ул. Калинина были представлены в линейных посадках Липа крупнолистная и Тополь гибридный. Их собирательная способность листьев в среднем составила 0,027 и 0,01571 г/см2 соответственно. Вверху пр. А. Невского рядом с домом 10 собирательная способность листьев Липы крупнолистной в среднем составила 0,06519 г/см2, Тополя гибридного – 0,03340 г/см2. Пр. Невского 20. Собирательная способность листьев Липы крупнолистной в среднем составила 0,03997 г/см2, для Тополя гибридного 0,03530 г/см2. Распределение пыли на разных породах на протяжении проспекта А. Невского представлено на рис. 3 и 4.

Рис. 3. Распределение количества пыли на листьях Липы крупнолистной

Рис. 4. Распределение количества пыли на листьях Тополя гибридного

Сравнивая показатели запыленности воздуха по разным микрорайонам города, было выяснено, что наиболее запыленными являются микрорайоны Кукковка, Зарека и Центральный район (пр. Ленина вблизи железнодорожного вокзала) (рис. 5). Выявлена явная зависимость уровня пыли от наличия крупных транспортных потоков, а также в местах расположения светофоров.

Рис. 5. Распределение показателей уровня пыли в микрорайонах города

На распределение пыли по высоте оказывают влияние направление и сила ветровых потоков, расстояние до соседних зданий, а также архитектура самого здания.

Оценивая среднюю пылеулавливающую способность листьев разных пород, было установлено, что этот показатель для Тополя гибридного составил 384,5 г/м2, в то время как улавливающая способность листьев липы крупнолистной – 377,4 г/м2. Значения сопоставимы между собой, поэтому при озеленении города стоит использовать для посадки оба вида. При анализе точек с двумя видами насаждений (Липа крупнолистная и Тополь гибридный) улавливающая способность листьев Липы крупнолистной оказалась выше, чем Тополя гибридного. Это связано с биологическими особенностями строения листьев Липы, которые имеют опушенную поверхность листа.

Минимальное количество пыли было зафиксировано на расстоянии 1,5 км от озера на листьях тополя гибридного. Максимальное количество пыли зафиксировано на расстоянии 1,9 км на листьях Тополя гибридного и на расстоянии 0,47 км от озера на листьях Липы крупнолистной (рис. 6). Распределение пыли по всей длине улицы неравномерно. Это связано с пересекающимися транспортными магистралями, наличием светофоров, задерживающих потоки машин, типом насаждений (рядовая посадка, сквер).

Рис. 6. Распределение пыли на разных породах в зависимости от удаленности от озера

Заключение

При исследовании уровня запыленности в зависимости от удаленности от озера было выяснено, что расстояние от акватории не оказывает влияния на содержание пыли в воздухе. Минимальные показатели пыли наблюдаются на территории парков и скверов города. Средний уровень пыли по городу превышает уровень запыленности в скверах в 3–5 раз. Кроме того, в большой степени запыленность воздуха связана с наличием крупных транспортных магистралей и типом озеленения (рядовая посадка, группы насаждений, скверы).

При выявлении распределения пыли по высоте было выяснено, что начиная с высоты 6–7 метров величина запыленности существенно не изменяется и колеблется в небольших пределах. На распределение пыли по высоте оказывают влияние направление и сила ветровых потоков, расстояние до соседних зданий, а также архитектура самого здания [6].

Средняя улавливающая способность листьев Тополя гибридного составила 384,5 г/м2, в то время как улавливающая способность листьев липы крупнолистной – 377,4 г/м2. Значения сопоставимы между собой, поэтому при озеленении города обе породы могут быть использованы.

Вдоль крупных транспортных магистралей города в линейных посадках следует использовать не только древесные виды, но также кустарники для создания многоуровневой системы защиты.

Рецензенты:

Гаврилова О.И., д.с.-х.н., доцент, профессор кафедры лесного хозяйства лесоинженерного факультета Петрозаводского государственного университета, г. Петрозаводск;

Луканин В.В., д.б.н., профессор кафед­ры лесного хозяйства лесоинженерного факультета Петрозаводского государственного университета, г. Петрозаводск.

Работа поступила в редакцию 18.04.2014.