Градостроительная экология _ Маслов Н.В.. Глава Основы градостроительной экологии
 Скачать 11.35 Mb.
|
|
3 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение Глава 1. Основы градостроительной экологии. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1. Предмет и основные понятия градостроительной экологии. . . . . . . . . . 1.2. Экологическая характеристика городов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Глава 2. Города и геосфера. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1. Взаимодействие городов с абиотическими компонентами природы. . . . . . 2.2. Города и биотические компоненты природы. . . . . . . . . . . . . . . . . . Глава 3. Условия экологического равновесия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1. Модели устойчивого развития городов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2. Методы охраны окружающей среды. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3. Экологическая совместимость населенных мест и природной среды. . . . . Глава 4. Условия экологичности зданий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1. Экология внутренней среды здания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2. Влияние среды, окружающей здание. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3. Проблемы ресурсосбережения в городском хозяйстве. . . . . . . . . . . . . Глава 5. Управление экологической безопасностью градостроительной деятельности. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1. Управление природоохранной деятельностью и мониторинг среды обитания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2. Экономика природопользования. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3. Эколого-градостроительное законодательство. . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4. Принципы формирования экологического мировоззрения. . . . . . . . . . . Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Приложения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Краткий словарь основных понятий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7 7 13 20 20 32 52 52 61 77 89 89 107 121 126 126 147 156 160 164 167 261 283 4 ВВЕДЕНИЕ Человечество в течение тысячелетней эволюции привыкло потреблять природные ресурсы. До тех пор, пока такое природопользование не нару- шало экологического равновесия в геосфере, проблемы охраны окружаю- щей среды не существовало. Однако бурный технический прогресс XX века, внедрение новых технологий и расширение технических возможно- стей сформировали в обществе психологию вседозволенного потребления. Интенсивное расходование природных ресурсов, недостаточно эффек- тивная очистка и утилизация отходов привели к нарушению естественного баланса в природной среде целых географических регионов и отдельных стран. Упала способность к восстановлению природных ресурсов на зна- чительных территориях. Экология некоторых зон планеты находится на грани кризисного состояния. В мире остро встал вопрос разумного ограничения природопользова- ния и экологически расчетливого давления на природу. На первых этапах рациональность природопользования исследовалась в рамках единой науки — «Охрана окружающей среды», предметом которой стала «боль- шая экология». В дальнейшем, по мере развития науки, появились ее ответвления. Например, инженерная или коммунальная экология. В них изучаются от- раслевые проблемы природопользования: промышленности, коммуналь- ного хозяйства и др. Градостроительство, одна из наиболее ресурсопротребляющих отрас- лей, до последнего времени не была выделена в отдельную ветвь экологи- ческой науки. Экологические последствия размещения производительных сил и создания систем человеческих поселений рассматривались как гео- графические проблемы. В 70—80-х годах XX века ученые пришли к выводу, что взаимодей- ствие городов и природы имеет свои особенности. Необходимо изучение последствий урбанизации и градостроительного потребления природных ресурсов, особенно территориальных. Крупный, а тем более крупнейший город не может существовать как замкнутая экосистема. На такой урбанизированной территории природа испытывает сильное антропогенное давление. Это приводит к частичной и даже полной потере способности воздуха, воды и почв к самовосстановле- нию, разрушению геологического строения земной коры и гидрогеологи- 5 ческих режимов. Если бы городская среда не компенсировала эту способ- ность, используя прилегающие зоны, то в итоге своего развития она бы деградировала. Для обеспечения устойчивости необходимы специальные знания, где интегрированы традиционное градостроительное планирова- ние и охрана антропо-экологических систем, объединяющих рукотворные планировочные образования и естественную природу. Поэтому возникла новая ветвь экологической науки — градострои- тельная экология. Она объединила знания о регионах и агломерациях, го- родах и их элементах. Некоторые ученые называют ее урбоэкологией и связывают с так называемой аркологией — наукой о взаимодействиях ис- кусственных объектов, в том числе архитектурных, с окружающей средой, о методах проектирования «экологичных» зданий и сооружений. Градостроительную экологию рассматривают как дисциплину, в пре- делах которой изучаются не только взаимодействия естественной среды с городами и агломерациями. В рамках этой науки исследуют и условия су- ществования человека в особой экосистеме — городе, объединяющем ру- котворные сооружения и их комплексы с природными компонентами. Ав- тор попытался внести свою лепту в эту проблему. Расширил исследуемое поле, более подробно рассмотрев некоторые вопросы, ранее остававшиеся за рамками дисциплины. В настоящее время стала весьма актуальной проблема устойчивого развития городов. Организация Объединенных Наций проводит конфе- ренции по этой проблеме. Считается, что она является узловой, особенно для развивающихся стран, где еще не стабилизировалось бережное отно- шение к окружающей среде. Кумулятивный рост городов, отсутствие средств для инвестиций в охрану окружающей среды усугубляет положе- ние вещей. Для освещения этих проблем в учебном пособии выделен спе- циальный параграф, в котором намечены пути достижения относительно равновесного состояния на урбанизированных территориях. Раскрыты планировочные методы компенсации, создания зон активного воспроиз- водства природных ресурсов вокруг городов, в которых нарушена способ- ность к естественному самовосстановлению экосистем и, следовательно, устойчивость к антропогенным изменениям без подпитки извне. Градостроительная деятельность в книге раскрывается как перма- нентная, охватывающая не только строительство и развитие городов, но и их эксплуатацию. Под этим термином подразумевается эффективное со- держание всех территорий, планировочных элементов и инфраструктур города. Поэтому особое внимание уделено управлению экологической безопасностью градостроительной деятельности, природоохранному мо- ниторингу и эколого-градостроительному законодательству. Эти вопросы 6 весьма полезны градостроителям, на аудиторию которых рассчитано учебное пособие. В учебном пособии использованы труды В.В. Владимирова, Ю.В. Ко- ноновича, Р. Леггерта, И.И. Мазура, В.В. Прыкина, Н.Ф. Реймерса, И.М. Смоляра, С.Б. Чистяковой и др. Автор выражает искреннюю признательность акад. ТА Алиеву кол- лективу кафедры экологии городского строительства и хозяйства МГСУ и акад. Ю.В. Кононовичу за ценные замечания при рецензировании рукопи- си. 7 ГЛАВА 1 ---------------------------- ОСНОВЫ ГРАДОСТРОИТЕЛЬНОЙ ЭКОЛОГИИ 1.1. ПРЕДМЕТ И ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ГРАДОСТРОТЕЛЬНОЙ ЭКОЛОГИИ Объекты градостроительной экологии представляют собой про- странственные системы расселения разного уровня. С одной стороны, это системы регионов, районной планировки и агломераций, города и другие населенные пункты, городские районы и микрорайоны. С другой — тер- ритории застройки кварталов и жилых групп, объемы, планировочные, конструктивные и конструктивно-планировочные элементы зданий как замкнутые среды обитания человека. Предметом градостроительной экологии является исследование процессов взаимодействия в системе «человеческая деятельность — окружающая среда на урбанизированной территории». Таким образом, рассматриваемая дисциплина — это комплекс градостроительных, меди- ко-биологических, географических, социально-экономических и техниче- ских наук. В рамках этой дисциплины изучают взаимодействия искус- ственной и природной сред на территориях городов и зон их влияния. Градостроительство как область человеческой деятельности характе- ризуется высокой степенью природопотребления. Города используют ре- сурсы всех геосфер: литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы — флору, человеческие резервы и опосредованно фауну. В результате урбанизации создается новая среда обитания. В ней гео- сфера активно взаимодействует с техносферой, поскольку градострои- тельные системы представляют собой совокупность природных и искус- ственно-планировочных образований. В этих системах изменяются при- родные условия, нарушается экологический баланс, сложившийся в ре- зультате протекающей уже много миллионов лет эволюции. В современном мире численность горожан быстро возрастает. В нача- ле третьего тысячелетия их доля составила 50% населения земли, которое уже сейчас перешло рубеж в 6 млрд. чел. Возрастают и потребности в природных ресурсах, причем не пропорционально численности населения, а более высокими темпами. 8 Последовательно увеличивается давление на геосферу. Значительные территории ранее нетронутой природы, сельскохозяйственных и лесных угодий осваиваются под города, жилые районы, промышленные и комму- нальные предприятия, транспортные и инженерные коммуникации. Экологические проблемы заключаются не только в отчуждении тер- риторий. Весьма отрицательное воздействие оказывает загрязнение при- родной среды различными выбросами и отходами, которое во многих ре- гионах мира достигло критического уровня. В результате этого в даль- нейшем экологические системы могут деградировать. Мировое хозяйство ежегодно выбрасывает в атмосферу 200 млн. т ок- сида углерода, 150 млн. т диоксида серы, 120 млн. т золы, более 50 млн. т углеводов, большое количество оксидов азота, фтористых соединений, ртути и других токсичных веществ. По имеющимся оценкам общий объем выбросов в первые десять лет третьего тысячелетия может достигнуть 50 млрд. т. Загрязнение атмосферы сопровождается массовой гибелью лесов — «легких планеты», снижением урожайности сельскохозяйственных куль- тур, сокращением поголовья скота и исчезновением многих видов фауны, уменьшением репродуктивности рек и морей. Все это наносит невоспол- нимый урон здоровью людей и пищевым ресурсам. При этом общий эко- номический ущерб исчисляется десятками миллиардов долларов в год. Возникли неизбежные противоречия между человечеством и приро- дой, между антропогенной деятельностью и естественными процессами. Диалектическое развитие взаимоотношений общества и природы заключа- ется в смягчении этих противоречий и поиске разных методов их разре- шения. Таким образом необходимо рациональное природопользование, позволяющее удовлетворить жизненные потребности человечества в соче- тании с охраной природной среды и ресурсосбережением. Человеческая деятельность наносит ущерб природе в глобальном масштабе и на местном уровне. Вырубка лесного покрова, этого произво- дителя кислорода, оказывает весьма негативные последствия для жизни на всей земле. Человечество разрабатывает мероприятия, направленные на сохранение лесов в бассейне Амазонки и Сибири, единственных остав- шихся на планете крупных лесных массивов. Для экологии земли не менее важно ее предохранение от вредных вы- бросов промышленности в атмосферу на локальных территориях, которые являются причиной кислотных дождей, нарушения озонового слоя, повы- шения радиационного фона и других явлений, влияющих на экологиче- скую ситуацию на целых континентах. Все эти проблемы изучаются в об- щих курсах экологии и охраны окружающей среды. 9 В градостроительной экологии исследуются «местные» территори- альные проблемы на разных планировочных уровнях. Рассматриваются частные и интегральные отрицательные факторы, возникающие в неживой и живой природе в результате таких преобразований, как: отчуждение территорий в результате роста городов и зон их влияния; перераспределение атмосферных стоков, изменение режимов функци- онирования поверхностных вод, рек и водоемов; интенсивное потребление промышленностью полезных ископаемых и других ресурсов неживой природы; нарушение геологического строения местности и гидрологических режимов; засорение вредными отбросами атмосферы, грунтов, поверхностных и подземных вод; частичная или необратимая деградация живой природы, флоры и фау- ны; нарушение сложившихся социальных условий жизнедеятельности ко- ренного населения. Города — это системы, функционирующие столетиями, и отличие градостроительной экологии заключается в оценке не только последствий строительства объектов и их комплексов. Важно постоянное корректиро- вание методов функционального и технического содержания этих ком- плексов, развития планировочных структур. Отличие градостроительной экологии от инженерной заключается в том, что предметом дисциплины является не отдельное предприятие, а территориальные комплексы и системы населенных мест. Таким образом изучается территориально-градостроительное природопользование. С этих позиций градостроительная экология является ключевой пла- нировочно-технической дисциплиной. В ней исследуются методы дости- жения экологически оптимального компромисса между антропогенными системами разного уровня и природной средой. Решение этой многогран- ной проблемы возможно только на основе системного подхода. Необхо- димо комплексное взаимодействие ученых и практиков разных специаль- ностей, поскольку рассматриваемая дисциплина стала не только биологи- ческой или географической. Она приобрела значение социально- политической, экономической и технической. Понятийный аппарат градостроительной экологии формируется на стыке многих областей знаний. Ниже рассматриваются только основ- ные из них, имеющие принципиальное значение для формирования при- кладной теории и практики. Основным понятием является «биогеоценоз» — совокупность взаимо- 10 связанных природных явлений в литосфере, гидросфере, атмосфере и био- сфере (растительном и животном мире), имеющих внутреннее диалекти- ческое единство. В отдельных зонах земной поверхности взаимодействие этих явлений имеют свою специфику, подчиняется определенным законо- мерностям своего развития, обеспечивающим природное равновесие. Рас- сматриваемое понятие отождествляют с природной средой. В отличие от биогеоценоза биоценозом называют системную совокуп- ность всего живого (биоты), которая характеризуется относительным рав- новесием внутри компонентов зеленой массы (флоры), а также между флорой и представителями животного мира (фауны). Следующим по значимости понятием является «экологическая систе- ма», относящаяся к классу сложных систем, где люди и природа сосуще- ствуют и их выживаемость зависит друг от друга. Как среда обитания че- ловека, вносящего значительные коррективы в природные взаимосвязи, она имеет свои специфические особенности: противоречивость поведения естественных и искусственных объектов, составляющих экосистему; многомерность формирующих и деградационных процессов, проте- кающих в системе; принципиальную неприменимость традиционных методов оптимиза- ции по экономическим критериям хозяйственно-экономической целесооб- разности. Экосистемы часто идентифицируют с окружающей средой, объеди- няющей природу и искусственно созданные материальные компоненты, где происходят производственные и социально-экономические процессы человеческой деятельности. Здесь изменяются природные условия, и это влияет на надежность функционирования природно-градостроительных систем. Надежность зависит от устойчивости, равновесия, живучести и безопасности. В эти понятия вкладывается следующее. Устойчивость — внутреннее свойство, характеризующее способность экосистемы (окружающей среды): выдерживать изменения, вызванные внешними факторами, например техногенными воздействиями на природу; оказывать сопротивление внешним воздействиям, в основном техно- генным; проявлять способность к самовосстановлению или принудительному восстановлению системы. Равновесие — свойство экосистемы сохранять устойчивость в преде- лах регламентированных границ антропогенных изменений ее параметров. 11 Живучесть — свойство экосисте- мы, характеризующее ее способность к самовосстановлению и экологической защите от антропогенного вмешатель- ства в природу. Безопасность — свойство, опреде- ляющее риск потерь устойчивости, равновесия и живучести экосистемы. Перечисленные свойства имеют структурную взаимосвязь. Она показа- на на рис. 1.1. Управление этими свой- ствами связывают с охраной окружаю- щей среды. Часто градостроительную экологию отождествляют с этим поняти- ем, но следует исправить бытующую в практике методическую ошибку и рассматривать охрану среды как сред- ство достижения цели — устойчивой экологичности. Кроме описанных понятий, необходимо охарактеризовать еще следу- ющие. Репродуктивность территории — это способность воспроизводить основные элементы природной среды: атмосферный воздух, воду, почвен- но-растительный покров. Воспроизводство природных ресурсов — совокупность мероприятий, направленных на восполнение (репродукцию) или увеличение возобнов- ляемых ресурсов или усиление полезных свойств геосферы. Воспроизвод- ство биомассы связано с сукцессией. Антропогенная сукцессия — это смена биоценоза, замедленная или внезапная, вызванная воздействием человеческой деятельности. В отличие от антропогенной, природная сукцессия представляет собой последова- тельную смену биоценозов, преемственно протекающих на одной и той же территории под влиянием в основном природных факторов, в том числе внутренних противоречий развития самих биоценозов и опасных природ- ных процессов (рис. 1.2). Циклическая сукцессия представляет собой вековую естественную ди- намику развития климаксовой экосистемы. Примером такого процесса может служить постепенное превращение лесного молодняка в спелый, а затем перестойный лес. Потом его заболачивание или саморазрежение (остепнение), затем естественное разболачивание или загущение молодня- ком того же видового состава. Рис. 1.1. Схема взаимосвязей надеж- ности экосистемы 12 Рис. 1.2. Обобщающая схема сукцессии пихтово-кедровой тайги после опустошающего пожара (числа по оси ординат показывают продолжительность в годах фаз сукцессии; в скобках указаны сроки окончания каждой из фаз; кривые отражают качественную и количественную характеристики процесса, но продуктивность и биомасса показаны в произвольном масштабе) Климакс — устойчивая фаза развития растительности, находящейся в полном единстве с почвенными и климатическими условиями местности. Иногда понятие трактуют шире, как финальную сукцессионную стадию развития биоценоза в данных условиях существования. Эта стадия харак- терна большой замедленностью процессов развития. Кризисное состояние — потеря устойчивого взаимодействия эле- ментов экосистемы, когда параметры этой системы приближаются к допу- стимым пределам изменений, переход через которые ведет к деградации. Деградация природной среды — разрушение экосистемы, вызванное хозяйственной деятельностью за пределами норм ПДК и ПДВ (расшиф- ровку см. ниже). Потеря устойчивого взаимодействия элементов геосфе- ры, нарушение природного обмена веществ и энергии между природными и техногенными объектами (системами). Экологический кризис — интегральные последствия накопления ри- сков до предельного состояния (деградации). Такой кризис выражается в неспособности преобразованной естественной среды выполнять функции обмена веществ и энергии, а социальной среды — исправлять это положе- ние, опираясь на экологические законы. Экологический кризис является социальным явлением, вызванным отсутствием инвестиций в охрану окружающей среды. Он может быть и следствием экологической необра- зованности общества, влекущей за собой несоблюдение правил охраны природы и законов, регламентирующих хозяйственную деятельность лю- 13 дей. Экологический риск — степень вероятности неблагоприятных для эко- логических ресурсов потерь любых естественных связей — последствий любых антропогенных изменений, нарушающих обмен веществ и энергии. Такие изменения могут быть преднамеренными или случайными, посте- пенными или катастрофическими. Они приводят к трансформации пара- метров среды или преображению объектов системы. Охрана окружающей среды является практической реализацией це- ленаправленных действий, необходимых для обеспечения устойчивости градостроительных систем. Сюда относят управление состоянием город- ской среды на базе ее экологической оценки. Не менее важна обратная связь — экологический мониторинг градостроительной деятельности. Опираясь на оперативную информацию, можно принимать управленче- ские решения по ресурсопотреблению, сокращению и утилизации выбро- сов и отходов. Эти решения обосновывают не только оперативной инфор- мацией, но и нормативно-законодательными ограничениями. Поэтому необходима научная база разработки соответствующих норм и правил. Эти нормы выражают в виде предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ в составляющих геосферы или предельно допустимых воздействий (ПДВ) на эти составляющие. Нормативными ПДК и ПДВ вы- ражают минимальные и максимальные значения параметров загрязнения и воздействия. На их основе выявляют такие производные величины, как емкость, репродуктивность территории, воспроизводство природных ре- сурсов, деградация среды и экологический кризис. Базируясь на этих нор- мах, разрабатывают рациональные средства охраны природы. Емкость территории — способность абсорбировать чужеродные внешние воздействия на природу без изменения ее состояния. Емкость измеряют плотностью населения на единицу площади, удельным весом посторонних веществ, избыточной энергией и т.п. |