Атмоэкодиагностика урбанизированных геосистем межгорных котловин (на примере Забайкалья)

А.П. ЩЕРБАТЮК
АТМОЭКОДИАГНОСТИКА 
УРБАНИЗИРОВАННЫХ ГЕОСИСТЕМ 
МЕЖГОРНЫХ КОТЛОВИН
НА ПРИМЕРЕ ЗАБАЙКАЛЬЯ
МОНОГРАФИЯ
Под редакцией Б.И. Кочурова
Москва
ИНФРА-М
2024

УДК 574(075.4)
ББК 20.1
 
Щ61
Р е ц е н з е н т ы:
Озорнин С.П., доктор технических наук, профессор, директор Научнообразовательного центра проблем транспорта и сервиса машин Забайкальского государственного университета;
Азаров В.Н., доктор технических наук, профессор, профессор Волгоградского архитектурно-строительного университета, ведущий эксперт 
Государственной экологической экспертизы в области экспертизы промышленных объектов как источников негативного воздействия на окружающую среду
Щербатюк А.П.
Щ61  
Атмоэкодиагностика урбанизированных геосистем межгорных 
котловин (на примере Забайкалья) : монография / А.П. Щербатюк ; 
под ред. Б.И. Кочурова. — Москва : ИНФРА-М, 2024. — 188 с. — 
(Научная мысль). 
ISBN 978-5-16-020246-4 (print)
ISBN 978-5-16-112784-1 (online)
В монографии представлено новое направление экодиагностики — 
атмоэкодиагностика на примере урбанизированных геосистем межгорных котловин. Выявлены причинно-следственные связи между уровнем 
трансформации воздушной среды территорий и степенью дискомфортности условий для жизнедеятельности населения. Разработаны и обоснованы способы повышения устойчивости территорий к антропогенным 
воздействиям, способствующим улучшению условий жизнедеятельности 
населения.
Адресована специалистам по исследованию процессов загрязнения 
воздушной среды, а также может быть полезно студентам, магистрантам 
и аспирантам, обучающимся по направлению подготовки 20.03.01 «Техносферная безопасность» по дисциплине «Экоэкспертиза, оценка воздействия на окружающую среду и лицензирование».
УДК 574(075.4)
ББК 20.1
Данная книга доступна в цветном исполнении 
в электронно-библиотечной системе Znanium
ISBN 978-5-16-020246-4 (print)
ISBN 978-5-16-112784-1 (online)
© Щербатюк А.П., 2024

Оглавление
Введение  
............................................................................................................   5
Глава 1. Теоретико-методологические подходы к обеспечению  
экологической безопасности воздушной среды  
природно-технических систем  
.......................................................................  7
1.1. Загрязнение воздушной среды геосистем межгорных котловин:  
анализ отечественного и зарубежного опыта исследований  
.............  7
1.2. Качество городской воздушной среды: традиционная система  
оценки  
...................................................................................................  19
1.3. Межгорные котловины: специфические природные особенности ... 21
1.4. Снижение негативного воздействия автомобильного транспорта 
на атмосферный воздух: анализ классических решений  
.................  23
1.5. Обеспечение экологической безопасности воздушной среды  
территориальных природно-хозяйственных систем:  
концептуально-методологические подходы  
......................................  27
Глава 2. Методологические основы атмоэкодиагностики  
урбанизированных геосистем межгорных котловин  ..............................  33
2.1. Города Приоритетного списка Российской Федерации и причины  
их концентрации в Сибирском федеральном округе  .......................  33
2.2. Геосистемы межгорных котловин: разработка и обоснование  
методики атмоэкодиагностики  
...........................................................  52
2.2.1. Забайкальская горная страна и её территории 
..................................52
2.2.2. Читино-Ингодинская котловина забайкальского типа:  
геоэкологическая оценка качества воздушной среды (I этап  
атмоэкодиагностики) 
...........................................................................54
2.2.3. Тугнуйская котловина забайкальского типа, геоэкологическая  
оценка качества воздушной среды (I этап атмоэкодиагностики) ...62
2.2.4. Определение зависимости индекса загрязнения атмосферы  
по бенз(а)пирену от высоты над уровнем моря. Анализ  
демографических потерь Забайкальского края по причине  
болезней органов дыхания (II этап атмоэкодиагностики) 
...............65
Глава 3. Геоэкологическая оценка качества воздушной среды  
территорий федеральных округов Российской Федерации  
на основе индикаторов  ................................................................................... 78
3.1. Разработка методики «Геоэкологическая оценка качества  
воздушной среды территорий федеральных округов РФ  
на основе индикаторов» (III этап атмоэкодиагностики)  
..................  78
3

Глава 4. Разработка и обоснование метода управления качеством 
воздушной среды геосистем межгорных котловин и обеспечение 
экологической безопасности  .....................................................................   102
4.1. Разработка методики расчёта интегрального критерия  
экологической безопасности воздушной среды и ранжирование  
условий для жизнедеятельности людей по степени  
благоприятности  
................................................................................  102
4.2. Разработка методики расчёта качества воздушной среды  
(текущее и прогнозное) городов, расположенных в условиях  
межгорных котловин с учётом применения инженерных  
защитных сооружений  ......................................................................  117
4.3. Метод управления качеством воздушной среды геосистем  
межгорных котловин и обеспечение экологической  
безопасности  ......................................................................................  127
Глава 5. Разработка и обоснование метода выбора и оптимального  
размещения инженерных защитных сооружений  .................................  133
5.1. Обоснование и выбор схем рационального размещения  
фитоскверов и парков: альтернативные варианты  .........................  133
5.2. Реализация мероприятий по защите воздушной среды города  
при использовании оптимального варианта размещения  
инженерных защитных сооружений  
................................................  137
5.3. Разработка и обоснование метода выбора и оптимального  
размещения инженерных защитных сооружений  ..........................  139
Заключение  
...................................................................................................   158
Библиографический список  
......................................................................   1
4

Введение
Разработка новых научных направлений на основе уже известных, вошедших в практику, является одним из востребованных факторов развития фундаментальных исследований.
В геоэкологии одним из известных результатов научных исследований является экодиагностика, разработанная 
Б. И. Кочуровым (Кочуров, 1999).
В данной научной работе предлагается разработанное автором новое направление в рамках экодиагностики -  
атмоэкодиагностика.
Атмоэкодиагностика -  
это выявление и изучение признаков, 
характеризующих современное и ожидаемое состояние атмосферного воздуха, разработка методов и средств обнаружения, предупреждения и ликвидации негативных экологических явлений 
и процессов.
Методологические основы атмоэкодиагностики разработаны 
на примере исследования качества воздушной среды урбанизированных геосистем межгорных котловин, в частности Забайкалья.
В структуре и функционировании геосистем заложены возможности для противостояния внешним воздействиям. В то же 
время в этом отношении различные геосистемы нельзя считать 
равнозначными. Особенности целого ряда геосистем способствуют усилению негативного эффекта от внешних воздействий. К таковым в полной мере можно отнести геосистемы внутриконтинентальных межгорных котловин.
В работе Н. А. Флоренсова (Флоренсов, 1960) определено, 
что межгорные котловины -  
это тектонические понижения, с ровным, выпуклым или волнистым дном, расположенные между вытянутыми в одном направлении горными хребтами.
Формирование климата в условиях котловин зависит от особых условий, которые характерны малым перемещением и перемешиванием воздушных масс, что особенно проявляется в холодный период года.
5

Эти условия являются непосредственной причиной появления повышенных концентраций загрязняющих веществ (далее -  
ЗВ) в воздушной среде городов, расположенных в условиях межгорных котловин, где источниками ЗВ являются выбросы 
от промышленности и автотранспорта.
Одними из характерных объектов, где постоянно отмечаются 
повышенные концентрации ЗВ, являются межгорные котловины 
Забайкалья.
В ежегодно обновляемый список городов с наибольшими объёмами ЗВ, где ИЗА больше 14, постоянно входят города 
Чита и Петровск-Забайкальский, расположенные соответственно 
в Читино-Ингодинской и Тугнуйской котловинах забайкальского 
типа.
В настоящее время большое количество аспектов экологической безопасности воздушной среды в геосистемах межгорных 
котловин, в том числе и Забайкалья, остаются малоизученными 
и требуют проведения интенсивных исследований.
Оперативная необходимость исследований так же связана 
с высокой заболеваемостью и смертностью населения Забайкалья 
(превышение общероссийских показателей в 1,5-2 раза) от болезней органов дыхания.
Разработка методологических основ атмоэкодиагностики 
позволит создать концептуальную основу для изучения проблем 
функционирования урбанизированных геосистем в условиях межгорных котловин.
Приведённое обоснование необходимости интенсивных исследований воздушной среды в урбанизированных геосистемах 
межгорных котловин однозначно в настоящее время является актуальным.
6

Глава 1. Теоретико-методологические подходы 
к обеспечению экологической безопасности 
воздушной среды природно-технических систем
1.1. Загрязнение воздушной среды геосистем 
межгорных котловин: анализ отечественного 
и зарубежного опыта исследований
В настоящее время около половины населения Земли проживает в городских районах из-за возможности улучшения качества 
жизни. Многие из этих городских районов быстро превращаются 
в мегаполисы, которые в дальнейшем определяются как столичные районы с населением более млн жителей. Такая концентрация 
людей и их активность увеличивают нагрузку на окружающую 
среду, воздействуя на городском, региональном и глобальном 
уровнях.
Состояние и качество атмосферного воздуха определённо имеет большое влияние на устойчивое развитие территории 
(Лаврусевич, 2020).
Представления об устойчивом развитии территории включают ряд основных положений о неразрывности эколого-экономических связей, одно из которых снижение уровня загрязнения 
окружающей среды (Конференция ООН, 1972).
В настоящее время в мире в нетронутом состоянии пребывают около 40  естественных экосистем. Для остальных имеется 
необходимость срочного вмешательства с целью восстановления 
природного равновесия (Графкина, 2008, 2013, 2017).
Первоначально основными загрязнителями воздуха были 
сернистые соединения, которые образовывались в основном путём сжигания угля.
Сегодня основным источником ухудшения качества атмосферного воздуха является фотохимический смог, производимый, 
главным образом, промышленными предприятиями, электростанциями, автомобильным транспортом. При дыхании ЗВ проникают 
7

в лёгкие человека, являясь в последующем причиной развития 
болезней.
В разнообразных исследованиях отмечено, что высоким показателям загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, способствует специфика метеорологических и геоморфологических 
условий межгорных котловин (Оценка и управление природными 
рисками, 2003; Megapolices and air pollution…, 2004).
Чистота атмосферного воздуха, как неотъемлемой составляющей жизнедеятельности человека, является большой проблемой 
геоэкологии, особенно это касается городов, расположенных в межгорных понижениях.
Ранее в процессе индустриализации и автомобилизации 
больших городов эти проблемы загрязнения воздушной среды 
были актуальны именно там (великий смог в Лондоне, декабрь 
1952 г.), позднее в Лос-Анжелесе (Haagen-Smit, 1954; The habitable 
Planet, 2004).
В центре Европы это происходит из-за влияния гор, низкого 
потенциала перемещения воздушных масс и низких температур 
окружающей среды.
Загрязнители воздушной среды, выбрасываемые в городах, 
расположенных в Альпах, распространяются в регионе в зависимости от орографических и метеорологических условий (Black 
carbon concentrations in California…, 2014).
В документе, принятом в ходе обсуждения на семинаре учёных 
AlpsBioCluster в Мюнхене и посвящённом проблемам загрязнения 
воздушной среды в Альпах, кратко излагается суть наиболее значимых исследований, в том числе использование методов биомониторинга для оценки критических нагрузок и распределения ореола 
загрязнения (Black carbon concentrations in California…, 2014).
Проведены исследования, сравнивающие показатели наземных измерений концентраций твёрдых частиц со спутниковыми 
измерениями (аэрофотоснимки) для прогнозирования загрязнения 
поверхностных слоёв воздуха в г. Рода, штат Вирджиния. В г. Рода 
компактно проживают представители Аппалачских общин, которые обычно расположены в узких долинах или «впадинах», где 
дома размещаются непосредственно вдоль дорог, а также в районе 
ведения активных горных работ.
8

Результаты исследования показывают, что близость размещения общин к дорогам движения большегрузных машин способствует образованию большого количества угольной пыли в атмосферном воздухе, поэтому требуется принятие срочных мер 
по защите людей от антракоза -  
заболевания лёгких (Particulate 
Matter Pollution…, 2016).
Мегаполисы Китая сами по себе являются проблемными 
в экологическом плане (Hu, Li, Chen, 2017). Это актуально и для 
провинций, например, Сычуань, расположенной в горах, имеющей четвёртое место загрязнённых территорий (Lung Cancer and 
polluting, 2018), Гуаньчжун, расположенной в межгорном понижении, в холодное время года отмечается большие концентрации ЗВ 
в атмосферном воздухе (Typical synoptic situations…, 2016).
В холодные месяцы года в понижениях севера Румынии 
(р. Молдова), наиболее представительными климатическими 
рисками являются тепловые, в частности, в низменностях, что 
ведёт к температурным инверсиям. Самые низкие температуры (-31,7 ƒC) зафиксированы в низинах, в центре низменности, 
в муниципалитете Кымпулунг-Молдовенеск. Тепловые инверсии 
происходят в переходные периоды (весной и осенью) в сочетании 
с холодным воздухом, преобладающим в центральной низменности (Мониторинг качества атмосферного воздуха…, 2001).
В горной части Монголии, в г. Улан-Батор, размещённом 
в межгорной котловине Урга, отмечаются высокие показатели ЗВ 
в атмосферном воздухе в холодное время года на высотах 1 3001 500 м над уровнем моря. Город тянется вдоль р. Тууль, пополняемой притоками Сельбе, Улястай, Баян-гол и др. В исследованиях рассматриваются загрязнение воздуха, снежного покрова, 
почвы и древесной растительности в Улан-Баторе, оцениваются 
фоновые концентрации и установленные нормы (максимально допустимые концентрации, ПДК), а также особенности изменения 
суточной и средней концентрации свинца в воздухе. Оценка состояния снежного покрова свидетельствует о сильном техногенном загрязнении атмосферы зимой.
Слабая геохимическая трансформация почвенного растительного покрова выявлена сравнением с фоновыми значениями. 
Локальные свинцовые аномалии связаны с превышениями норм 
выбросов автомобилей (Heavy metals in the air…, 2013).
9

Заболеваемость и смертность населения городов, расположенных вмежгорных понижениях, является предметом научных 
изысканий в ключе данных научных изысканий. В ходе анализа 
ситуации можно отметить всплеск сердечно-сосудистых заболеваний, вызванных кратковременным воздействием мелкодисперсного загрязнения воздуха (Щербатюк, 2016).
Наличие в атмосферном воздухе городов Европы мелкодисперсных частиц провоцирует заболевания легких, развитию атеросклероза, проблем с коронарными сосудами и часто инфаркта 
миокарда.
Отмечается негативное влияние озона и диоксида азота 
на здоровье детей, смертность населения. (Economopoulou 2002; 
Белецкий,2002; Белов, 1991; Сенотрусова, 2005; Мониторинг качества атмосферного воздуха…, 2001; Безуглая, 2001; Безуглая, 
Завадская, 1999; Nowak, 2006). Однако реальные риски этих заболеваний остаются не до конца изученными.
В США осуществлены многолетние научные изыскания 
по связи концентраций ЗВ и здоровьем человека (Нunt, 1985; 
Concentration and risk assessment…, 2009). В сфере научных изысканий определены риски.
В Европейском отделении ВОЗ излагается стратегия мониторинга качества атмосферного воздуха, предлагаются способы 
обучения специалистов, которые занимаются сетью наблюдений и планированием (Exposure of PM2.5 and EC from diesel…, 
2002; Chatzis, AlexopoulosT, 2005, Трофименко, 1973; Щербатюк, 
2013).
ВОЗ установила среднегодовое значение концентраций канцерогенных веществ (0,001 мкг/м3) как величину, выше которой 
могут наблюдаться неблагоприятные последствия для здоровья 
человека, в том числе возникновение злокачественных опухолей 
(http: www.euro.who.int/air/activites/200502234, 2004).
В России в период с 1990 до 2005 г. объёмы выбросов от автотранспорта изменялись медленно, несмотря на увеличения его 
количества более чем в два раза (Шишкина, 2012). В 2005 г. общие техногенные выбросы определены количеством в 37,7 млн т 
(Nabola A. Mc. 2009. P. 567-575).
10