Глава 1. Роль зеленых насаждений в городском ландшафте

1.1Загрязнение окружающей среды и оздоровительная роль зелёных насаждений

Загрязнение атмосферы - одна из самых распространенных и наиболее сложных форм воздействия городов на окружающую среду. Воздух в городе загрязняется твердыми частицами, пылью, сажей, золой, аэрозолями, газами, парами, дымом, цветочной пыльцой и т. д. Смешение загрязнителей серьезно затрудняет оценку воздействия каждого отдельно взятого компонента, которые, вступая во взаимодействие, увеличивают отрицательные последствия. К основным источникам, загрязняющим атмосферу, относятся промышленные предприятия, топливно-энергетические предприятия, транспорт. От загрязненного воздуха страдает человек и все, что его окружает: растительность, животный мир, архитектурные памятники, металл, строительные материалы, ткани и т. д.

В настоящее время состав сухого воздуха в атмосферы определяется следующим соотношением газов (% по объему):азот N₂ - 78,09; кислород О₂- 20,95; аргон Аг -0,93; углекислый газ СО₂- 0,03; неон Ne - 1,82 -10,3; гелий Не - 5,24-10,4; криптон Кг -1,14-10,4; водород Н₂-5,00-10,5; ксенон Хе - 8,70- 10,6.

Перечисленные газы принято считать составляющими воздуха по содержанию и распространению в атмосфере. Деятельность человека систематически нарушает это соотношение. Увеличению содержания СО₂ в атмосфере Земли в значительной мере способствует непродуманное сведение на огромных территориях лесов, которые служили важнейшими поглотителями СО₂ и источниками кислорода. Многие ученые считают, что величина и сила антропогенного воздействия на климат прежде всего зависят от выделения углекислоты в процессе сжигания топлива, преобразования планетарного круговорота этого газа и повышения его концентрации в атмосфере, что вызывает «парниковый эффект» — ухудшение прозрачности воздуха для теплового излучения земли и как следствие — повышение температуры атмосферного воздуха. Повышая температуру земной поверхности и прилегающего воздушного слоя, рост содержания СО₂ нарушает энергетический баланс атмосферы. Моделирование этих процессов показывает, что к началу следующего века реально достигнутая концентрация СО₂ в состоянии повысить среднюю поверхностную температуру Земли на 1°С. Сохранение современных темпов роста производства энергии за" счет сжигания ископаемого горючего ведет к росту концентрации СО₂и как следствие — к изменению земного климата. Кроме упомянутых выше газов в воздухе всегда находятся различные примеси, как газообразные, так и твердые, жидкие (метан СН₄, окись углерода СО, сернистый газ SO₂, закись азота N₂О, озон Оз, двуокись азота NO₂, родон Rr, окись азота NO, водяной пар). Их содержание в разных точках земного шара неодинаково и непостоянно 8. В результате деятельности человека в воздух выбрасывается окись серы. В недалеком прошлом она попадала в воздух вместе с дымом, сейчас ее поставляют и другие источники. Основными источниками являются выбросы электростанций и промышленных предприятий, работающие на угле и нефтетопливе с высоким содержанием серы, производства металлов из сернистых руд. Немалое значение имеют бытовые источники. Каждая тонна угля с 3 %-ным содержанием серы при сжигании выделяет в атмосферу около 60 кг сернистого ангидрида. Крупная тепловая электростанция ежедневно выбрасывает в воздух сотни тонн сернистых соединений. Из окисей образуется двуокись серы SO₂, другая часть подвергается дальнейшему окислению в процессе сгорания, превращается в сернистый ангидрид (трехокись серы SОз), небольшое количество серы остается в золе. Сернистый ангидрид, растворяясь в воде, образует серную кислоту H₂SO₄. Выбросы серы в атмосферу постоянно и быстро растут, и именно окислы серы на 70—80 % определяют кислотность дождей. Величина выпадения серы на территорию страны достигает 15 млн. т в год. Поэтому наибольший эффект по предотвращению закисление среды достигается только сокращением выбросов за счет предварительного удаления серы из топлива или создания эффективных устройств по очистке дымовых газов. Возникновение новых еще более пагубных последствий связано с появлением на ТЭЦ и промышленных предприятиях труб большой высоты (300—400 м), позволивших снизить загрязнение приземного слоя атмосферы вокруг предприятия, но не уменьшающих количество выбросов, а только рассеивающих их на огромных территориях 2. Факторы свидетельствуют о явной недооценке роли и возможности растении в охране окружающей природной среды. Листья способны выполнять важную санитарно-гигиеническую роль, поглощая токсические газы, накапливая вредные вещества в покровных, а затем и внутренних тканях. Часть токсических веществ оттекает из листа и локализуется в побегах, растущих листьях, плодах, клубнях, луковицах, корнях. Количество фторидов, хлоридов, окислов серы, аккумулирующихся во всех органах растений, в сумме составляет не более 20 % их содержания в листьях. Древесная растительность может выполнять эти функции только при условии, что концентрация аэрозолей, особенно в жидкой или газовой фазах, не достигают пределов, губительно действующих на их живые клетки. В результате исследований, проведенных специалистами Днепропетровского университета, установлено, что белая акация, берест перистоветвистый, бузина красная, тополь канадский, шелковица и бирючина обыкновенная улавливают соединения серы, а активными поглотителями фенолов оказались белая акация, берест перистоветвистый, аморфа кустарниковая, бирючина обыкновенная. Ива, белая акация устойчивы по отношению к фтору, поэтому их используют при озеленении предприятий, связанных с алюминием. Наиболее стойкие к газам деревья и кустарники: клен пенсильванский, древогубец плетевидный, лещина манчжурская, гледиция трехколючковая, крыжовник (все виды), плющ обыкновенный, можжевельник казацкий, луносемянник канадский и даурский, тополь крупнолистный серый, тополь канадский, гранат, айлант высочайший, акация белая, аморфа кустарниковая, берест перистоветвистый, бирючина обыкновенная, шелковица белая 6. Зимой лиственные деревья лишены своих физиологически активных органов — листьев. Хвойные растения, сохраняющие зелень и зимой, в меньшей степени устойчивы против вредных промышленных выбросов. Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами приводит к накоплению металлов в растениях (при этом их зольность увеличивается в 1,5—2 раза). Некоторые растения могут ограничивать поступление, регулировать аккумуляцию металлов на уровне организма, отдельных его органов, тканей клеток и регулировать передвижение из корней в стебли и листья. Определенная избирательная способность корневого поглощения позволяет растению избегать избыточной аккумуляции металлов. Устойчивые виды древесных растений, как правило, накапливают больше металлов в корнях, чем в надземной части. У травянистых растений в некоторых случаях защитная реакция к избыточному содержанию металлов проявляется в увеличении соотношения между корневой системой и надземной частью, а при оптимизации питания она снова выравнивается. Ученые Центрального республиканского ботанического сада АН СССР (Г. М. Илькун, М. А. Маховская, О. Ф. Шапочка, Н. М. Бойко) исследовали поглощение тяжелых металлов древесными растениями. Для определения содержания металлов во внутренних тканях листа с поверхности листьев тщательно смывали осевшую пыль. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что основными компонентами выбросов металлургических предприятий являются окислы железа. По мере удаления от доменного цеха аккумуляция железа понижается при 250—300 м в 1,5—2 раза, 1 км — в 3 раза, 3 км -4—5 раз, 7—10 км в 7—9 раз. Ленинградские ученые Т. А. Парибок, Г. Д. Леина, Н. А. Садыкина и др. пришли к выводу, что в парках жилых районов концентрация свинца в среднем в 2 раза, а в парке промышленного района в 4—8 раз выше, чем в лесопарке в 43 км от города. Концентрация свинца в уличных посадках еще выше — в 8—12 раз (в зависимости от вида растений). Среди кустарников больше свинца накапливает древовидная карагана (желтая акация), а из листопадных деревьев — обыкновенная липа и береза. Городская растительность – один из основных объектов экологического мониторинга. Так как велико его влияние на создание условий среды, приемлемой для жизни человека в городе. С другой стороны – загрязнение воздуха, воды и почвы, прочие неблагоприятные факторы, так или иначе, воздействуют на растительность, что отражается на ее состоянии. Реагируя на условия произрастания, городские растения могут служить индикаторами состояния окружающей среды. Растения в различной мере влияют на состав атмосферы, создавая благоприятные условия для жизни человека в городе. В среднем один гектар зеленых насаждений в городе поглощает за один час примерно восемь литров углекислоты (столько же выделяют за это время двести человек). Дерево средней величины может обеспечить дыхание трех человек [30]. Зеленые насаждения способны поглощать многие вещества, тем самым выполнить роль живых фильтров. Многие токсичные газы поглощаются листьями, часть накапливается в побегах, плодах, клубнях, корнях, луковицах. Но такое накопление может происходить только до определенного предела, а после его превышения растения уже погибают. Растения в городе можно назвать и своеобразными пылесосами, так как они эффективно очищают воздух от пыли, особенно летом. Лучше задерживают пыль с шершавыми, морщинистыми листьями, покрытыми волосками, липкими, складчатыми. По данным специалистов, запыленность воздуха под деревьями меньше, чем на открытой площадке в мае на 20%, в июне – на 22%, в июле – на 34%, в августе – на 28%. Растительность городских парков и скверов, площадью один гектар, за вегетационный период очищает от пыли от десяти до двадцати миллионов кубических метров воздуха. Одним из лучших пылеуловителей считается вяз. Одним из распространенных в городской среде элементов является свиней. Он активно накапливается придорожными растениями. Хорошо поглощает свинец древовидная карагана (желтая акация), различные виды липы, березы. Среди видов растений, наиболее выносливых к загрязнению, специалисты отмечают тополь (канадский, бальзамический, берлинский), ива белую, клен американский, белую акацию (робинию), лох узколистный, сирень, березу бородавчатую, барбарис обыкновенный, вяз, ель колючую, жимолость обыкновенную. Необходимо иметь в виду, что на богатых почвах все виды растений более устойчивы к загрязнению, чем на бедных. Степень повреждения зависит и от их возраста. Так, сеянцы и молодые растения повреждаются газами больше, чем взрослые особи. У деревьев, кустарников, растущих в условиях сильной загазованности, листья становятся мелкими, сморщенными, иногда приобретают необычную форму (свернутые, гофрированные). Часто листья и хвоинки необычно окрашены (побуревшие, покрасневшие) или с пятнами, обожженными кроями, отсыхающими кончиками [19]. Оздоровительная роль растений в городе проявляется, прежде всего, в том, что они выделяют специальные вещества – фитонциды. Эти вещества могут подавлять развитие вредных болезнетворных растений, микроорганизмов. Летом воздух парков содержит в 200 раз меньше бактерий, чем воздух улиц. Известно более 500 растений, которые обладают фитонцидными свойствами. Среди них – дуб черешчатный, можжевельник обыкновенный и казацкий, виды сосны, ель обыкновенная, виды черемухи, рябин, туя западная, акация белая, барбарис обыкновенный, ива плакучая, каштан конский, лиственница сибирская, липа мелколистная, осина, тополь серебристый, виды чубушника (жасмина), райграс пастбищный [16].

Зеленые насаждения оказывают влияние и на температурные условия микрорайона. Летом температура воздуха среди городской застройки на много выше, чем среди участков растительности. Зеленые растения понижают температуру за счет испарения влаги и затенение поверхности, способствует конвективному перемешиванию воздуха. Это благоприятно действует на организм человека, особенно в условиях жаркого лета. Зеленые насаждения помогают образованию постоянных воздушных потоков. Эти потоки могут перемешивать и освежать воздух даже в условиях полного штиля за счет неравномерного нагревания разных частей коры. Зеленые насаждения улучшают газовый обмен всей городской территории и ее отдельных частей, защищают город от неблагоприятных ветров, регулируют движение воздуха, ослабляют и усиливают скорость его перемешивания, меняют направление ветра. Зеленые насаждения оказывают влияние на уровень шума. Городской шум вызывает обострение сердечно-сосудистых заболеваний, психические расстройства, он нарушает обмен веществ, повышает артериальное давление, ослабляет слух. Раздражающее действие шума и вибрации даже в малых дозах воздуха ухудшает самочувствие людей. Одним из способов снижения шума является посадка деревьев. Различные виды растений оказывают различный противошумовой эффект. По степени шумозащиты насаждения располагают в следующем порядке: сосновые, еловые, лиственные кустарниковые разных видов и лиственные древесные. Очень хорошо изолируют от шума многоярусные посадки деревьев с густыми кронами, смыкающиеся между собой, с добавлением кустарников, полностью закрывающих подкроновое пространство [24].