Микроклиматический потенциал рельефа территории г. Красноярска как условие формирования качества приземного слоя атмосферы

ГЕОГРАФИЯ

К.С. Мокринец

МИКРОКЛИМАТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ РЕЛЬЕФА ТЕРРИТОРИИ г.КРАСНОЯРСКА КАК УСЛОВИЕ ФОРМИРОВАНИЯ КАЧЕСТВА ПРИЗЕМНОГО СЛОЯ АТМОСФЕРЫ

Микроклиматический потенциал, атмосферные загрязнения, рельеф.

Наиболее распространённой экологической проблемой урбанизированных территорий является вопрос о качестве приземного слоя атмосферного воздуха. Особенно ярко эта проблема проявляется на территориях больших городов.

Наиболее активное развитие большинства крупных городов России произошло во второй половине XX века, когда многие вопросы территориального планирования только приобретали свою актуальность. Недоучёт местных природных условий и интенсивности увеличения числа источников загрязнения окружающей среды, к тому же без учета особенностей рельефа, в итоге привели к катастрофическому экологическому состоянию приземного слоя воздуха городской среды и ухудшению здоровья городского населения. Например, в 2008 году 30 городов России с общей численностью населения 11,2 млн. человек относились к очень загрязнённым по состоянию атмосферного воздуха [О состоянии..., 2009].

Объектом исследований являются нижние слои атмосферы территории г. Красноярска и его окрестностей и роль рельефа в распределении атмосферных загрязнений и формировании условий микроклимата. Город вмещает большое число промышленных объектов, которые влияют на качество воздуха, по официальным данным, в атмосферу только в 2008 году поступило 277,3 тыс. т. различных загрязняющих веществ. В целом уровень загрязнения атмосферного воздуха Красноярска оценивается как очень высокий [Государственный..., 2009]. Качество воздушного бассейна определяется не только объёмами выбрасываемых в атмосферу загрязнителей, но и способностью самой атмосферы к их накоплению или рассеиванию [Крушлинский, 1986]. В связи с этим возникает вопрос о проведении районирования территории по степени самоочистки приземного слоя атмосферы. Основным перераспределителем загрязняющего вещества по поверхности является рельеф. Таким образом, актуальными становятся определение зон на территории города с удовлетворительной и неудовлетворительной циркуляцией атмосферы, определение микроклиматического потенциала рельефа.

Цель работы — определение микроклиматического потенциала территории г. Красноярска, условий формирования приземного слоя атмосферного воздуха.

Для её осуществления ставились следующие задачи: собрать и получить подробные данные о рельефе; провести микроклиматическое районирование территории по потенциалу формирования качества приземного слоя воздуха на основе геоморфологических данных; проанализировать геоморфолого-климатические особенности распространения пылевого загрязнения территории.

Для оценки микроклиматического потенциала (МкП) формирования качества приземного слоя атмосферы использовалась методика, разработанная в Институте географии СО РАН [Коновалова, Трофимова, 1997]. В её основу положено представление о различиях потенциала самоочистки воздушных масс над различными элементами рельефа и при различиях в ветровом режиме.

Геоморфологической основой для исследований послужила созданная в программном комплексе Мар1й£о 9.5.1 цифровая модель рельефа Красноярска. Модель создавалась на основе оцифровки данных о рельефе, представленных изолиниями с сечением высот 10 и 20 м на топографических картах масштабом 1:100 ООО и 1:25 ООО, с последующим её уточнением по структурным линиям на космических снимках масштабом 1:7000 (в 1 р х 5,7 м) и при полевых наблюдениях. Но основе этой модели был произведён расчёт основных морфометрических показателей: экспозиции, крутизны склонов и вертикальной расчленённости территории.

Для Красноярска характерно постоянство режима ветра в течение всего года, что объясняется условиями орографии. При этом направление долины Енисея совпадает с преобладающим направлением ветра (рис.1) [Мирошников и др., 2003] Повторяемость юго-западных ветров велика в течение всего года (35—53 %), в январе вместе с западными ветрами она составляет 80 %. Весной и летом повторяемость юго-западных и западных ветров составляет 40—45 % [Климат..., 1982]. Ширина долины Енисея в пределах города резко изменяется, что влияет на скорость ветрового потока и, как следствие, на интенсивность проветриваемости территории. В месте выхода реки с гор Восточного Саяна долина в значительной степени расширяется, уменьшая средние скорости ветров.

С

Рис. 1. Роза ветров г. Красноярска

В результате анализа и синтеза геоморфологических и климатических данных, для г. Красноярска выделено четыре зоны МкП формирования качества приземного слоя атмосферы, которые в условиях наибольшей повторяемости юго-западно-го и западного направлений ветра занимают конкретные местоположения, различающиеся микроклиматическими характеристиками (рис. 2).

Рис. 2. Микроклиматический потенциал формирования качества приземного слоя, атмосферы и функциональные зон г. Красноярска:

1 — умеренный; 2 — слабый; 3 — низкий; 4 — наиболее низкий; 5 — административная граница г. Красноярска; 6— зона садово-дачной застройки; 7 — карьеры; 8 — селитебная зона; 9 — промышленная зона

К первой зоне с умеренным МкП относятся: вершины водоразделов, наветренные экспозиции верхних частей склонов. Нижняя граница таких территорий расположена на абсолютных отметках высот, 300 м — для лесостепной и степной территорий, и 400 м — для горно-таёжной. Эта зона практически не используется человеком. Лишь в северной части района небольшая её часть занята под дачные участки и селитебную зону микрорайона Солнечный

К зоне со слабым МкП относятся: средние части наветренных и параллельных ветру склонов, участки сужения долин, площадки возвышенных террас, ограничивающиеся изогипсой 340 м. Сюда относятся большинство садово-дачных участков правобережья Енисея. На левобережье зона покрывает территорию Советского района, северо-восточную часть Центрального, центральную и западную части Октябрьского района.

К зоне с низким МкП относятся: нижние части наветренных и параллельных ветру склонов, верхние части подветренных склонов, участки расширения долин, нижние террасы и пойма. Верхний предел абсолютных высот в этой зоне ограничен изогипсой 320 м. На территории этой зоны расположены основная часть промышленных и селитебных сооружений правобережья Енисея (Свердловский, Ленинский и Кировский районы) и некоторая часть садово-дачных участков левобережья. Зона включает северную часть микрорайона Солнечный, южную и северную части Октябрьского района, южную половину Железнодорожного района, а также малые населённые пункты: Берёзовка, Минино, Творогово, Логовой, Сухая

Балка, Кубеково, Ермолаевский Затон, Кузнецово, фрагменты посёлков Лукино и Зыково.

К зоне с наиболее низким МкП относятся: долины, распадки, лога, ориентированные перпендикулярно преобладающему переносу; средние и нижние части подветренных склонов; пониженные формы рельефа дна расширенной долины. Сюда относятся пониженные участки долин рек Базаиха, Кача, Нанжуль, Берёзовка и их притоки. Здесь находятся селитебные зоны малых населённых пунктов: Солонцы, Дрокино, Емельяново, Старцево, Зыково, Базаиха. Зона включает в себя северные части Железнодорожного и Октябрьского районов, представленных сочетанием промышленной и селитебной застроек.

Из имеющихся данных видно, что крупнейший источник атмосферного загрязнения города — промышленность — располагается в основном в пределах зон с низким и наиболее низким МкП [Мокринец, Сысоева, 2009]. И лишь Советский район, содержащий в себе часть промышленных предприятий города, в том числе и КРАЗ, ввиду возвышенного местоположения, находится на территории зоны со слабым МкП.

Анализ распространения пылевого загрязнения территории по зонам с различным МкП производился на основе данных о загрязнении почвенного покрова Красноярска тяжёлыми металлами (РЬ, Zn, Си, Ав, Сс1, Сг, N1) от антропогенных источников, полученных А.Н. Минаковым и Н.Я. Черненко на основе обобщения 1200 почвенных проб, собранных в 1993-1995 гг. геологами ФГУГП «Красно-ярскгеолсъёмка» [Минаков, Черненко, 2001]. Так как основным источником поступления тяжёлых металлов в почвы является атмосферная пыль [Бояркина и др., 1993; Важенин, Большаков, 1978], такие данные являются индикатором техногенной нагрузки на атмосферный воздух.

На рис. 3 совмещены данные о пылевых загрязнениях почв и о МкП формирования качества приземного слоя атмосферы.

Принимая во внимание тот факт, что основными загрязнителями атмосферы являются промышленные предприятия, дорожная сеть и селитебные зоны, территории распространения загрязнений во многом совпадают с местами больших концентраций первых.

Для городской черты в целом потенциал рассеивания загрязнений при данной нагрузке является недостаточным. Особенно явно это выражается на территориях распространения зон с низким и наиболее низким МкП.

Влияние рельефа проявляется в форме ареалов загрязнений, которые вытянуты в соответствии с основным направлением ветров с юго-запада на северо-восток. Вертикальным пределом распространения пылевых загрязнений с опасным и умеренно опасным уровнем для правобережья Енисея является абсолютная изогипса в 220 м. Для левобережной части города высота распространения пылевых загрязнений для каждого источника индивидуальна и зависит от его высоты нахождения.

Наиболее загрязнёнными частями города являются правобережье Енисея и приближенная к долинам рек Енисея и Бугача часть городской среды левобережья, где ареал загрязнений совпадает с жилыми и промышленными районами практически полностью. Все группы садово-дачных построек на территории города подпадают под ареалы распространения пылевых загрязнений.

Большая часть селитебных зон города находится в близком контакте с промышленными зонами, при этом располагается на территории с низким МкП. Этот показатель должен учитываться при проектировании городской застройки и мерах по снижению негативного влияния промзоны.

льяново

Кубеково/

Сухая Балі

Творогово

Ермолзепский Затон

Л о го вой

Минино

Солонцы1

Мясокомби»

Плодово-ягод^я станция

і ГрУШКИ

‘9дачный

Рис. 3. Микроклиматический потенциал формирования качества приземного слоя атмосферы и ареалы загрязнения почв тяжёлыми металлами

(Минаков, 2001) для г. Красноярска:

1 — умеренный; 2 — слабый; 3 — низкий; 4 — наиболее низкий; 5 — административная граница г. Красноярска; 6 — граница имеющихся данных об ареалах загрязнения почв; уровни загрязнения; 7 — высокоопасный; 8 — опасный; 9 — умеренно опасный; 10 — допустимый

Библиографический список

1. Бояркина А.П., Байковский В.В., Васильев В.Н. Аэрозили в природных планшетах Сибири. Томск: ТГУ, 1993. 157 с.

2. Важенин И.Г. Большаков В.А. I Всесоюзное межведомственное совещание на тему: «Методические основы картографирования загрязнений почв тяжёлыми металлами и методы их определения» М.: Наука, 1978. № 2. С. 151-159.

3. Государственный доклад «О состоянии и охране окружающей среды Красноярского края в 2008 году». Красноярск, 2009. 226 с.

4. Климат Красноярска. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. 231 с.

5. Коновалова Т.И., Трофимова И.Е. Природно-зкологическая оценка качества городской среды // География и природные ресурсы. 1997. № 1. С. 151-159.

6. Крушлинский В. И. Город и природа Сибири: Архитектур но-планировочные аспекты. Красноярск: Изд-во Краснояр. ун-та, 1986. 232 с.

7. Минаков А.Н., Черненко Н.Я. Особенности загрязнения почвенного покрова города Красноярска тяжёлыми металлами и фтором // Проблемы использования и охраны

природных ресурсов Центральной Сибири. Красноярск: КНИИГиМС, 2001. Вып. 3. С. 104-107.

8. Мирошников А.Е., Стримжа Т.П., Смолянинова Л.Г. Оценка территориального равновесия Центральной Сибири. Красноярск: КНИИГиМС, 2003. 192 с.

9. Мокринец К.С., Сысоева Е.А. Характеристика атмосферного загрязнения с учётом рельефа г. Красноярска // География и геоэкология Сибири. Вып. 4: в 2 т. / Краснояр. гос. пед. ун-т им. В. П. Астафьева. Красноярск, 2009. Т. 2: Материалы IV Всероссийской научной конференции, посвящённой 75-летию образования Красноярского края. С. 34—42.

10.0 состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2008 году: гос. докл. / Мин-во природных ресурсов и экологии РФ. М.: ООО РППР РусКонсал-тингГрупп, 2009. 488 с.