Геохимическая систематика городских ландшафтов

Оценки состояния окружающей среды городов-территорий, ис­пытывающих наиболее сильное техногенное воздействие, требуют разработки эколого-географической классификации городов и городских ландшафтов. Такая классификация должна быть базовой при оценке состояния природных и антропогенных компонентов среды и служить основой для принятия пространственно дифферен­цированных природоохранных действий.

Достаточно очевидно, что существует несколько подходов к соз­данию классификации городских ландшафтов, главными из которых являются: 1) геокомплексный подход, основанный на выделении внутри города пространственных целостных систем как результатов взаимодействия природных и техногенных факторов ландшафтообразования, степени нарушенности природных процессов и т.п.; 2) геоструктурный подход, в основу которого положен учет сочетания природных и антропогенных компонентов; 3) экологический или нуклеарный (в понимании А.Ю. Ретеюма) подход, представляющий собой по сути зонирование антропогенного воздействия в системах типа "техногенный источник - окружающая среда".

Поскольку базовая эколого-географическая систематика город­ских ландшафтов еще не разработана, целесообразно рассмотреть геохимические принципы такой систематики, в известной степени объединяющие рассмотренные выше подходы и учитывающие одну из важнейших сторон техногенного воздействия - загрязнение окружающей среды. Для городов, как целостных систем более высокого уровня, геохимический подход основывается на учете интенсивности техногенной нагрузки и природной (природно-техногенной) геохимической обстановки.

Целесообразно, чтобы систематика городских ландшафтов удовлетворяла двум основным требованиям: имела близкие-основания с предложенной ранее классификацией городов и существующими классификациями природных ланд­шафтов. Особо следует подчеркнуть необходимость общей систематики для природных и техногенных ландшафтов, когда весь спектр существующих на Земле комплексов рассматривается как единая "шкала" от практически не измененных природных (фоновых) до полностью техногенно-трансформированных ландшафтов. На сходных принципах должна быть основана и систематика техногенно-измененных почв.

Естественно, что такой подход на разных уровнях классификации требует использования разных оснований и критериев выделения

таксонов. Поэтому на верхних таксономических уровнях классифи­кации городских ландшафтов в качестве оснований используются новообразованные антропогенные (социально-производственные) факторы, а на нижних - природно-обусловленные (табл.3).

Таблица 3

Основные таксономические единицы геохимической систематики городских элемен­тарных ландшафтов

Наименование единицы	Критерии выделения
Порядок	принадлежность к функциональной зоне, загрязнение ландшафтов
Отдел	особенности воздушного привноса и выноса загрязняющих веществ, геохимическая специализация выбросов и отходов
Семейство	уровни и опасность загрязнения
Группа и тип	особенности биологического круговорота веществ
Класс	класс водной миграции продуктов техногенеза
Род	особенности воздушной и водной миграций, положение в ландшафтно-геохимических катенах
Вид	геохимическая специализация литогенного субстрата

Крупные и даже средние города занимают значительную пло­щадь, в пределах которой существуют территориальные комплексы различного ранга. Пространственная иерархия городских ландшаф­тов еще не разработана. Поэтому ниже рассматриваются основные геохимические принципы систематики городских элементарных ландшафтов. Для природной составляющей городского элементарного ландшафта целесообразно использовать с некоторыми измене­ниями принципы выделения, предложенные Б.Б. Полыновым и используемые в геохимии ландшафта.

В качестве "техногенного" основания классификации использу­ются сочетание типов техногенных воздействий и преобладающие виды техногенной геохимической трансформации исходного природ­ного ландшафта. Принципы геохимической классификации природ­ных ландшафтов, в которой, как известно, таксоны представляют собой как бы "слоеный пирог" из разных компонентов ландшафта, рассматриваемых с позиций их сопряженного геохимического анализа, оказываются особенно пригодны для систематики город­ских элементарных ландшафтов.

Порядки городских (селитебных) ландшафтов. Главная геохимическаяособенность промышленного, транспортного и муници­пального воздействия на среду города - это формирование техноген­ных геохимических аномалий в различных компонентах городского ландшафта. Контрастность и пространственное положение этих аномалий зависит от сочетания функциональной структуры города, определяющей характер и уровень техногенного воздействия на среду, и ландшафтно-геохимических условий, дифференцирующих это воздействие. В ряде работ функциональное зондирование ис­пользуется для геохимического картографирования городских территорий. Иногда для городов в качестве ландшафтной карты принимается карта-схема функциональных зон, отражающая структуру городского ландшафта (Геохимия..., 1990). Однако более обоснованно картографирование на основе учета как природных, так и антропогенных факторов дифференциации городской среды, Такой подход использован И.А. Авессаломовой (1986). Согласно ему основным объектом картографирования служат ландшафтно-функциональные комплексы, представляющие собой сочетание функциональной и ландшафтной структур, т.е. особые техногенные модификации природных элементарных ландшафтов. Поэтому геохимическая классификация городских ландшафтов должна быть основана на двух взаимосвязанных факторах - техногенном и природном.

Ведущее значение имеет техногенная миграция, во многом определяемая приуроченностью к той или иной функциональной зоне, по особенностям которой выделяются порядки ландшафтов. С ними связаны многие количественные параметры техногенного загрязне­ния, а также характер трансформации и деградации биологического круговорота. Выделяются пять основных порядков: 1) парково-рекреационный; 2) агротехногенный; 3) селитебный; 4) селитебно-транспортный; 5) промышленный, для которых коэффициент контрастности поступления загрязняющих веществ из атмосферы по сравнению с фоном колеблется от менее 10 в парково-рекреационной зоне до более 30 в промышленной (Геохимия, 1990). Это соответственно ландшафты со слабой, умеренной, сильной и практически полной деградацией биологического круговорота, однако количе­ственные критерии оценки деградации разработаны слабо.

В пределах порядков по особенностям воздушного привноса -выноса поллютантов и геохимической специализации выбросов, отходов и стоков выделяется несколько отделов городских ландшафтов.

Первые три порядка представляют собой арены преимущественно привноса (имиссии) загрязняющих веществ. В их пределах геохимическая дифференциация ландшафтов во многом определяется мест­ной миграцией поллютантов.

Меньшую атмотехногенную нагрузку испытывают обычно парково-рекреационные ландшафты. В них еще велика роль биогенной миграции. Учитывая влияние на здоровье населения, особо следует выделять городские ландшафты, используемые для производства сельскохозяйственной продукции (сады, огороды), находящиеся под двойным - атмотехногенным и агрогенным (удобрения, ядохимикаты) - прессом загрязняющих веществ. Жилые здания и промышленные сооружения служат механическим барьером на пути воздушных потоков и способствуют формированию техногенных аномалий, контрастность которых зависит от высоты и расположения зданий (рис.2). Кроме особой циркуляции воздушных потоков с этажностью связаны также плотность населения, количество и способы утилизации отходов, водоснабжение, комфортность проживания и даже специфические заболевания (психические расстройства и др.). Поэтому, например, порядок селитебных ландшафтов можно разделить на 3-4 отдела: с низким антропогенным рельефом и одно-, двухэтажной застройкой (слабая выраженность механических барьеров, |преобладание латеральной воздушной миграции), 3-4, 5-10 и более 10 этажей (контрастные механические барьеры, появление и даже преобладание восходящих воздушных потоков).

Другие порядки городских ландшафтов – это источники техногенной эмиссии и места частичной аккумуляции поллютантов. |Порядок селитебно-транспортных ландшафтов делится на отделы по категориям магистралей, интенсивности движения и, следовательно, |загрязнения (переулки, улицы, автострады, вокзалы и т.п.). Порядок |промышленных ландшафтов в зависимости от типа производства, добываемого сырья, источника энергии и характера отходов делится:

на ландшафты заводов, фабрик и рудников определенной специализации, электростанций (тепловых, атомных), отвалов, свалок и т.д. (Алексеенко, 1991). Критерии выделения отделов и их обозначение требуют еще уточнения и систематизации на основе учета геохимических параметров с использованием соответствующего понятийного аппарата.

Для выделения разделов городских ландшафтов интегральным критерием служат уровни загрязнения отдельных компонентов и степень их опасности для живых организмов в пределах порядков отделов с использованием предложенных Ю.Е. Саетом и Б.А. Ревичем (1988) четырех градаций поступления пыли и суммарных показателей загрязнения химическими элементами снега, почв и, возможно, растений. В результате выделяются 16 разделов городских ландшафтов, охватывающие основные комбинации между функциональными зонами и степенью загрязнения. В табл. 4 приведены отдельные примеры таких разделов.

Водная миграция химических элементов для городских природных ландшафтов, учитывается на уровне классов, которые выделяются по сочетанию окислительно-восстановительных, щелочно-кислотных условий и видов геохимических барьеров в профиле почв и между сопряженными ландшафтами с сохранением традиционных в геохимии ландшафта названий (кислый, кислый глеевый, содовый классы и т.д.).

Особое значение при этом приобретает оценка трансформации геохимических условий миграции и ее прогноз под влиянием техногенеза, что может быть учтено на соответствующем таксономическом уровне (подкласс) и отражено в фиксации той или иной тенденции изменения геохимических условий (кислый нейтрализующийся, щелочной подкисляющийся и т.п.). Целесообразно также учитывать окислительно-восстановительные условия грунтовых вод.

Таблица 4

Разделы городских ландшафтов

Уровни и опасность загрязнения	Порядки ландшафтов (функциональные зоны)
	парково- рекреа- ционный	агротех- ноген-ный -	селитеб-ный	селитеб-но-транс-портный	промы-шленный
Низкий (Zс<16; Р<200)			селитеб-ный с низким загряз- нением .
Средний, умеренно опасный (Zc. Почвы - 16-32, снега -64-128, P=250-450)	парково- рекреа-ционный с средним загряз-нением	агротех-ноген-ный с средним загрязне-нием
Высокий, опасный (Zc почвы- 32-128, снега-128-256, P=450-800)				селитеб-но-транс портный c высоким уровнем загрязне-ния
Очень высокий, чрезвычайно опасный (Zc почвы > 128, снега > 256. Р> 800)			селитебный с очень высоким загряз- нением		промыш ленный с очень высоким уровнем загрязне-ния

* Z_c - суммарный показатель загрязнения, условные единицы (сумма коэффициентов аномальности отдельных элементов); Р - величина пылевой нагрузки, кг/км²/сут.; для удобства в пустых клетках соответствующие семейства не указаны.

В городах интенсивное атмотехногенное поступление веществ нивелирует влияние рельефа на перераспределение поллютантов. Поэтому представления об автономности и подчиненности городских ландшафтов требуют существенной модификации по сравнению с природными аналогами. В значительной степени теряет смысл постулат о пренебрежимо малой величине поставки вещества из атмосферы в элювиальные ландшафты, который, очевидно, можно использовать только для фоновых условий. Рельеф города влияет не только на водную, но и на воздушную миграцию поллютантов, и наряду с традиционным выделением зон мобилизации, транзита и аккумуляции вещества (элювиальные, трансэлювиальные, элювиально-аккумулятивные, супераквальные элементарные ландшафты) требуется учет их положения относительно основных источников загрязнения и преобладающих атмотехногенных потоков. Как правило, атмотехногенные аномалии приурочены к наветренным склонам и (или) водораздельным поверхностям, а подветренные склоны менее загрязнены. На этой основе выделяются 10-15 родов городских ландшафтов (трансэлювиальные наветренные, трансэлювиальные подветренные и т.д.). Следует отметить, что пока не ясно, как лучше учитывать в классификации соотношение естественного и антропогенного рельефа города. В этой систематике влияние антропогенного рельефа учитывалось на более высоком таксономическом уровне (отдел). Для равнинных городов это, по-видимому, вполне обосновано, но для городов в горных районах такой подход требует уточнения. Важное значение имеют принадлежность элементарных ландшафтов к природным (водно-эрозионным) или природно-техногенным (бассейнам концентрации ливневого стока) каскадным системам определенного порядка, а также открытость или замкнутость этих систем, определяющие особенности миграции и аккумуляции продуктов техногенеза. Такой подход при изучении состояния прибрежных городов как система типа "суша-море

(водохранилище)" был использован при эколого-геохимических оценках городов Тольятти и Геленджик (Геннадиев и др., 1991; Касимов и др., 1990).

Многие особенности водной миграции, а также уровни загрязнения тесно связаны с гранулометрическим составом почв и грунтов Так, изначальные содержания химических элементов и сорбционная емкость песков значительно меньше, чем у суглинков, пески лучше промываются атмосферными осадками и т.п. Гранулометрические особенности почв и грунтов учитываются при выделении видов городских ландшафтов. При этом важно отличать естественные почвы и грунты от техногенных почв, наносов и асфальтированных поверхностей.

Выше изложены лишь основные принципы геохимической классификации городских ландшафтов. Ее реализация при крупномасштабном ландшафтно-геохимическом картографировании сталкивается с существенными методическими трудностями, связанными главным образом, с неполнотой геохимической информации, изменчивостью некоторых показателей, лежащих в основе того или иного таксономического уровня (наветренность, подветренность), сочетанием дискретно (промышленные и жилые здания) и континуально (поля загрязнения) распределенных признаков. При всей условной предложенной систематики ее разработка была полезной для организации геохимической информации и при эколого-геохимическом картографировании ряда городов (Тольятти, Улан-Батор, Моа наКубе и др.).

Пример легенды ландшафтно-геохимической карты г. Тольятти М

1:50000) приведен в табл.5. На этой карте порядки ландшафтов (функциональные зоны) изображаются цветом, отделы -интенсивностью окраски, семейства - штриховкой и значками, классы и роды - индексами, виды - цифрами. Предложенные геохимические принципы классификации городских ландшафтов использованы при автоматизированном экологическом картографировании и создании компьютерного эколого-геохимичёского атласа г. Тольятти (Касимов и др., 1990). Признаки и параметры, лежащие в основе выделения таксономических уровней, при соответствующей компьютерной обработке представляют собой по сути базу данных, необходимую для создания эколого-географической информационной системы города.

Таблица 5

Легенда к ландшафтно-геохимической карте г.Тольятги (фрагмент)

Элементарные ландшафты
Классы	Роды и виды	Порядки (цвет)
		парко вый (П) К<10	селитеб- ный К=10-20	селитеб-но-тран- спорт-ный (СТ) K=20-30	промыш- ленный (ПР) K>30
Каль-циевые (Ca2+)	Автономные (А) 01, 11
	Трансэлюви- альные и элювиально-аккумулятив-ные (ТЭ) 01, 11
	Суперакваль-ные (СА) 01, 10, 11
Кис- Лые и ней-траль-ные	Автономные (А) 00, 10
	Транэлюви- альные и элювиально-аккумулятив-ные (ТЭ) 00, 10
	Суперакваль-ные (СА) 00, 10,

Уровни загрязнения (семейства) Естественные почвы и грунты

	I низкий 00 - пески и супеси
	II средний 01 - суглинки и глины
	III высокий Техногенные наносы
	IV очень высокий 10 - пески и супеси

11 - суглинки и глины