Градостроительная экология _ Маслов Н.В.. Глава Основы градостроительной экологии
 Скачать 11.35 Mb.
|
|
1.2. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРОДОВ Город представляет собой сложную среду обитания, где человек взаи- модействуют не только с природой. В силу необходимости горожане ис- кусственно формируют эту среду, приспосабливая к своим потребностям. Возникает две субсистемы: природная и антропогенная. Природную субсистему делят на литосистему, гидросистему, аэроси- стему (атмосферу) и биосистему. Антропогенную субсистему стратифи- цируют на следующие подсистемы: производственную, градостроитель- ную и инфраструктурную. Естественно, что такие понятия, как, например, 14 градостроительная подсистема, объединяют в себе структуры более низ- кого ранга, а они — следующие ступени ранжирования. Рис. 1.3. Город как экосистема (схема «дерева свойств» системы и подсистем) Территориальное образование — город — экологически можно оха- рактеризовать, представив в виде многоступенчатого «дерева свойств» (рис. 1.3). Если последовательно, от уровня к уровню, расчленять эти свойства на частные факторы и показатели, то в результате открывается возможность исследовать их не только качественно, но и количественно. Последняя оценка является наиболее объективной, поскольку при числен- ном выражении ограничений исключается субъективность. Город является урбанизированным ареалом проживания. Степень эко- логичности этого ареала зависит от того, какие субсистемы доминируют: природные или антропогенные. В городе с экстенсивной малоэтажной застройкой преобладают при- родные ландшафты: естественный рельеф местности, открытые водоемы и водотоки, парки, лесопарки и другие зеленые насаждения. Природа как бы входит в состав городских территорий. Обеспечивается пространственное единство застройки, зеленых массивов и водных поверхностей. В резуль- тате обеспечиваются экологические потребности людей. Такие города рассматривают как экополисы — природно- антропогенные системы. Бытует мнение, что оптимальная плотность насе- ления на их территориях не должна превышать 100 чел/га. В этом случае можно сохранить озелененные пространства, по площади равные террито- 15 риям, занимаемым асфальтовыми покрытиями, зданиями и различными городскими сооружениями. Однако такие поселения неэкономичны, поскольку требуют протя- женных транспортных и ресурсообеспечивающих коммуникаций. Кроме того, экстенсивная застройка активно поглощает один из основных при- родных ресурсов — территорию суши, а на густо заселенных континентах свободных земель становится все меньше. В мире прослеживается тенденция уплотнения поселений. Современ- ные города — столицы государств, центры агломераций, промышленные и хозяйственные центры — все в большей степени представляют собой ску- ченные урбанизированные образования. Рождаются поселения, занимаю- щие большие интенсивно используемые территории. В мировой практике есть примеры поселений, в которых один город перетекает в другой и це- лые области превращаются в единый мегаполис. В крупных городах антропогенные системы оказывают весьма ощу- тимое давление на природную среду. Урбанизация преобразовывает ее радикально, нарушая природное равновесие. Возникают антропо- природные системы, где преобладают антропогенные составляющие. Градостроители считают необходимым всеми возможными средства- ми обеспечивать устойчивость таких систем, сохранять способность к вос- становлению, хотя бы частичному и принудительному. Для этого необхо- дима перманентная оценка состояния среды обитания. Ее выполняют по- факторно, используя схему, приведенную на рис. 1.3. Город — это динамично функционирующая система. Онаобладает такими развитыми подсистемами, как градообразующая база, жилищно- коммунальное хозяйство, система социально-бытового обслуживания, включая образование, медицину и услуги, учреждения досуга и отдыха, транспортную инфраструктуру. Поэтому города имеют особую притяга- тельную силу. По мере социально-демографических изменений городские структуры преобразовываются, подсистемы модернизируются. Интенсифицируется эксплуатация этих подсистем. Города развиваются. Управление развитием зиждется на анализе градостроительной дея- тельности на всех стадиях: от разработки проекта до многолетнего мони- торинга при эксплуатации и реконструкции. В поселениях доминируют люди, поэтому они искусственно создают и регулируют потоки вещества и энергии. В силу социального поведения человечество во многом влияет на эти процессы, формирует и разрывает природные трофические цепи, например, газового и теплового обмена. Оно создает среду своего обита- ния, поскольку материальная сфера и архитектура города представляют 16 собой результат деятельности человека и они давлеют над природными процессами. Эта деятельность особо ощутима при эксплуатации город- ских структур, их функционального использования, беспрерывного преоб- разования и развития, а потребность в этом возникает повсеместно под давлением экономической, социальной, демографической и транспортной ситуации. Город — аккумулирующая система. Баланс вредных веществ в его пределах, как правило, положительный и ведет к накоплению предше- ствующих отходов и преобразований. Достаточно отметить рост культур- ного слоя. В некоторых городах его толщина достигает 10 м. Нарушается природный рельеф местности, появляются возвышенности, оползни и провалы. Природные поверхностные водотоки заиливаются и меняют направление. Часто их превращают в подземные, текущие в коллекторах. Прекращается естественная самоочистка воды и поэтому содержание вредных примесей возрастает, меняется состав воды. Существует определенная закономерность накопления в городе таких не свойственных живой природе, явлений. Атмосфера засоряется выбро- сами, почвы собирают вредные вещества. Возникают и другие отрица- тельные последствия урбанизации, с которыми природа не может спра- виться, поскольку теряется способность к самовосстановлению. Город — чрезвычайно зависимая экосистема. Если все экосистемы открытые, то города сверхоткрытые. Они полностью зависят от окруже- ния, в чем и проявляется «экологический паразитизм» урбанизированных образований. Город не может прокормить свое население. Он дышит чу- жим воздухом и пьет чужую воду. Одновременно с этим выбрасывает в биосферу большое количество продуктов своей жизнедеятельности. Это видно из табл. 1.1, в которой приведены примерные объемы некоторых природных ресурсов, потребляемых городом с населением 1 млн. чел. и площадью 20 тыс. га. Показаны и размеры территорий, необходимых для сохранения устойчивости такой городской экосистемы и воспроизводства дефицита этих ресурсов. Из таблицы следует, что для этого необходимо порядка 8—11 млн. га территорий, т. е. в 1 тысячу раз больше, чем зани- мает сам город. Т а б л и ц а 1.1 Наименование компонента или ресурса Потребление городом Воспроизводство внутри города Дефицит Территория, не- обходимая для покрытия дефи- цита, тыс. га Атмосферный кис- лород 30 млн. т 25-30 тыс. т 29,7 млн. т 5000-6000 Вода 500 млн. м 3 5 тыс. м 3 500 млн. м 3 1500-2000 17 Почвенно- растительный по- кров для организа- ции мест массового отдыха 5 тыс. га − 1000-2000 тыс. га 1000-2000 Сырье для про- мышленности, строительства и др. 10-12 млн. т − 10-12 млн. т 40-50 Условное топливо 8-9 млн. т − 8-9 млн. т 25-30 Пищевые продукты 1 млн. т − 1 млн. т 500-600 Помимо потребления природных ресурсов и энергии города произво- дят огромное количество отходов. Так, по некоторым данным миллион- ный город ежегодно выбрасывает около 15 млн. т пыли, водяных паров и других токсичных веществ. Поэтому миллионы поселений на нашей пла- нете выступают как основные очаги антропогенного возмущения в био- сфере. Город — неравновесная экосистема. На его территории нарушен естественный экологический баланс. Развитие и функционирование го- родских структур определяется, как правило, не законами природы, а по- требностью людей. Такие структуры, являются результатом разрушитель- ной и созидательной деятельности многих поколений. Природа реагирует на преобразования неоднозначно. Ограниченное градостроительное давление на естественную среду обеспечивает экологическое равновесие. На местности сохраняется репро- дуктивность, т. е. способность воспроизводить потребляемые элементы среды. Однако если интенсивность давления превышает экологическую емкость территории, то репродуктивность нарушается, возникает вероят- ность экологического риска деградации природной среды. Город потребляет потоки вещества и энергии в значительно большей степени, чем производит. Экологическое равновесие объясняется искус- ственным привлечением извне огромного количества потоков веществ и энергии, поэтому экологическое равновесие экологических систем города крайне неустойчиво. На это накладывается несбалансированность биомасс. За счет концен- трации людей в городе отношение фитомассы к зоомассе иное, чем в есте- ственной природе. Пищевые цепи нарушены, сети разомкнуты в основных звеньях. Процессы потребления ресурсов (включая продукты) и выделе- ния отходов сильно отличаются от круговорота веществ в природе. Продуктивность городских экосистем ничтожна, фитомасса не обес- печивает зоомассу, и надежность функционирования природно- градостроительных систем может быть достигнута другими средствами, Продолжение табл. 1.1 18 нежели она обеспечивается в естественных условиях. Необходима под- питка продовольствием извне. Население крупных городов получают сельскохозяйственные продукты не только из пригородов, но из других областей и регионов. Город — конгломерат искусственных экологических микросистем: зданий и сооружений жилой, промышленной и коммунально-складской застройки. Эти архитектурные и инженерные объекты являются замкну- тыми средами постоянного или временного обитания горожан. Гигиеничность внутренних пространств зданий во многом зависит от чистоты воздуха в помещениях и воздухообмена, т. е. выведения наружу вредных веществ. Существенно влияет и тепловлажностный режим: отно- сительная влажность воздуха, его температура в помещении и на поверх- ности ограждений. Особое значение имеет теплообмен с наружной средой. С точки зре- ния гигиены он необходим в определенных пределах. Однако потери теп- ла ведут к неоправданному расходу энергетических природных ресурсов, поэтому эффективное содержание зданий должно основываться на энерго- сберегающих технологиях и конструктивных решениях ограждающих конструкций. В современных зданиях часто применяют конструкции, отделку, ме- бель и другое оборудование из токсичных материалов. Они отрицательно влияют на людей. Здания и сооружения, являясь замкнутыми, не представляют собой ав- тономные экологические системы. Они связаны с окружающей средой. Газы, пыль и живые микроорганизмы переносятся в помещения из загряз- ненного наружного воздуха. В застройке не всегда обеспечиваются надлежащие аэрационные и инсоляционные режимы, что усугубляет эко- логическую ситуацию. На экологическую комфортность внутренней среды существенно вли- яет шумовое загрязнение прилегающих к застройке территорий. Анало- гично воздействуют и возмутители вибрационных явлений, например рельсовый транспорт. Электромагнитное излучение и радиация отрицательно сказываются на внутренней среде обитания. Здоровье людей ставится под угрозу. Они начинают страдать разными болезнями, часто необратимыми. В градостроительстве складывается новая наука — аркология. В ней изучаются взаимосвязи искусственных архитектурных объектов с эколо- гией окружения и влиянием внутренней среды на здоровье человека. 19 Вопросы для самопроверки 1. Сущность предмета «Градостроительная экология». 2. Отличие градостроительной экологии от инженерной. 3. Потребление природных ресурсов городами и причины дефицита этих ресурсов в пределах городской территории. 4. Различие между объектами градостроительной экологии разного планировочного уровня. 5. Основные экологические понятия, характеризующие природную среду. 6. Чем можно охарактеризовать степень устойчивости городской экосистемы? 7. Разница между естественной и антропогенной сукцессией. 8. Градостроительная емкость территории как экосистемы. 9. Экологическая характеристика города как территориальной системы взаимодей- ствия природных и искусственных процессов. 10. Почему город называют неравновесной экосистемой? 11. Оценка влияния городов на компоненты геосферы. Меры оценки, ПДК и ПДВ. 20 ГЛАВА 2 ---------------------------- ГОРОДА И ГЕОСФЕРА 2.1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГОРОДОВ С АБИОТИЧЕСКИМИ КОМПОНЕНТАМИ ПРИРОДЫ Города, как материальная среда обитания, прежде всего взаимодей- ствуют с абиотическими компонентами геосферы: литосферой, гидросфе- рой и атмосферой. Влияние населенных мест на эти компоненты весьма велико. Понятие литосферы объединяет поверхность земли, почвы, геологи- ческую среду и подземные воды на территории. Ниже рассмотрено взаи- модействие городов с литосферой. Территория (поверхность земли с внутренними и прибрежными во- дами в определенных границах) — важнейший градостроительный фак- тор. На территориях размещают застройку. Они необходимы как резерв- ное пространство, без которого город развиваться не может. Этих терри- торий в промышленно-развитых странах становится все меньше, посколь- ку в мире для техногенного использования каждый день изымается 2 тыс. га земель. Считают, что примерно 15% суши уже занято городами. Высказываются опасения, что через 100—150 лет на каждого жителя планеты будет приходиться менее 1—0,5 га территории. В этой связи воз- никла проблема выявления приоритетности ее градостроительного по- требления, оценки земель для определения, под какой вид хозяйственной деятельности ее использовать, выбора того из них, который наиболее пол- но отвечает особенностям данной местности. Например, дилемма оптими- зации потребления может заключаться в сравнении эффективности сохра- нения ценного ландшафта как рекреационного объекта и «легких» города относительно целесообразности развития здесь промышленности или до- бычи полезных ископаемых. Еще одна проблема заключается в определении оптимальной интен- сивности ресурсопотребления, мощности промышленной базы и, следова- тельно, величины города. Можно предусмотреть широкомасштабную раз- работку природных ископаемых, развить мощную промышленность и по- строить большой город при ней, который окажется ненужным после ис- черпания запасов этих ископаемых. Возможен и другой подход: экстен- 21 сивное потребление запасов, рассчитанное на длительный срок. В этом случае нет необходимости строить большой город и занимать значитель- ные территории, но эксплуатировать его более длительный срок. К этой проблеме примыкает и тенденция поглощения разрастающи- мися городами сельскохозяйственных угодий. В свете нехватки продо- вольствия сокращение пахотных земель с ценным покрытием — почвами — крайне нежелательно. Альтернативой этому является градостроитель- ное освоение территорий, ранее считавшихся неблагоприятными. Почвенный покров является верхним горизонтом литосферы, имею- щим огромную потребительскую ценность и необходимым для существо- вания биосферы. Почвы характеризуются высокой концентрацией в них живого вещества, продуктов его жизнедеятельности и отмирания. Они об- ладают высокой активностью. Почвенный покров представляет собой общепланетарный аккумуля- тор и распределитель энергии. Через почву осуществляются сложнейшие процессы обмена веществ и энергии всех обитающих в биосфере организ- мов с неживой природой. На планете запасы почв достаточно велики. Однако при градострои- тельном освоении территорий сохранение почвенного покрова является одной из важных экологических задач, что связано с длительностью про- цесса почвообразования. На создание слоя почвы толщиной всего 2—3 см требуется от 200 до 1000 лет и чем севернее зона освоения, тем дольше восстанавливаются почвы. Условия для относительно быстрого почвооб- разования существуют только на 22% поверхности суши. Почвы разру- шаются вследствие естественных и антропогенных причин. Особенно при воздействии ветра и воды. Процессы водной эрозии активны на плотно заселенных территориях, где вследствие концентрации антропогенной нагрузки нарушены травяные покровы, изменены гидродинамические, геохимические и аэродинамиче- ские режимы. Это же относится к дефляции почв — процессу раздувания мелких частиц ветром. Естественные стоки поверхностных вод трансформируются за счет за- ливки больших площадей асфальтом, изменения русел рек и ручьев, устройства насыпей и выемок. Если такие мероприятия выполняют без устройства регулярных водотоков, риск размыва почвенного покрова, да и мягких подстилающих слоев из наносного грунта, возрастает. Связано это с увеличением скоростей движения дождевых и талых вод на определен- ных участках, а если скорости станут выше критических, то вода потянет за собой частицы грунта. Геохимическое засорение — следствие попадания в почвы и грунты 22 химически активных веществ (гербицидов и минеральных удобрений, тя- желых металлов и их оксидов, а также других производственных отходов). Способы хранения и утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) ока- зывают значительное влияние на геохимическое состояние почв. Склади- рование ТБО на площадках, оборудованных без должного соблюдения экологических требований и без предварительной переработки, повышает риск «заражения» поверхности земли токсичными химическими веще- ствами. О масштабности проблемы можно судить по тому, что в мире ежегодно образуется около 1 млрд. т бытового мусора. В его составе с каждым годом обнаруживают все больше компонентов синтетического происхождения, которые практически не расщепляются естественным пу- тем, а накапливаются в окружающей среде. Серьезную экологическую опасность для почв и грунтов представля- ют твердые производственные отходы (ТПО). Их объем в несколько раз превышает объемы ТБО. Свалки, полигоны, хвостохранилища и террико- ны занимают значительные площади и несут в себе значительный эколо- гический риск. Представить характер геохимического засорения литосферы можно, рассмотрев данные табл. 2.1. В ней приведены источники загрязнения и наиболее распространенные группы химических элементов, выделяемых этими источниками. |