Градостроительная экология _ Маслов Н.В.. Глава Основы градостроительной экологии
 Скачать 11.35 Mb.
|
|
Т а б л и ц а 2 . 1 Группы химических веществ Источники загрязнения почв Промыш мыш- ленность Комму- нальное хозяйство Транс- порт ТЭЦ АЭС Сельское хозяйство Тяжелые металлы и их соединения + + + + - + Циклический углеводо- роды + + + + - + Радиоактивные веще- ства + + - + + - Нитраты, нитриты, фосфаты, пестициды - + - - - + Геоморфологические условия и, в частности, техногенные изменения природного ландшафта на территории, нужно выделить в отдельную про- блему. Для градостроительной экологии имеют значение особенности форм рельефа, крутизна и незыблемость откосов, рукотворные изменения поверхности земли. Терриконы пустой породы при угольных шахтах, ка- 23 рьеры в местах добычи полезных ископаемых открытым способом, прова- лы и прогибы на поверхности земли, образовавшиеся в результате обру- шения крыши подземных выработок, весьма существенно меняют рельеф местности. На дневной поверхности таких рукотворных насыпей и выемок, суще- ствующих многие годы, не образуется почвенный покров. В результате возникают так называемые «лунные ландшафты», создающие негативный «психологический климат», отрицательно влияющий на людей. Геохимические аномалии в литосфере отражают на картах. По степе- ни геохимического загрязнения территории делят на три группы: с высо- кой, средней и низкой степенью загрязнения. Геологические и гидрогеологические условия нарушаются в результа- те градостроительной деятельности на многих территориях. Возникают геолого-динамические процессы, которые чреваты не только нарушением рельефа, но могут привести к катастрофам. К числу этих процессов отно- сят такие, как просадки и провалы, карстовые явления и суффозионные процессы, оползни и оврагообразование. Просадки могут быть следствием рукотворного нарушения природного гидрогеологического баланса. Они возникают, например, при неумеренном заборе из подземных горизонтов воды для бытовых и хозяйственных нужд. Провалы часто возникают на подработанных шахтами и другими под- земными выработками территориях. В мире имеют место случаи, когда в провалы, образовавшиеся над неправильно законсервированными шахта- ми, оседали целые населенные пункты. Карстованию подвержены территории около 400 городов России. Карстовые провалы возникают в результате движения подземных вод в известняках и других нестойких породах, например таких, как гипс, доло- мит или соли, фильтрационно выносимые водой из толщи пласта. В горо- дах этот процесс чаще всего является следствием техногенного нарушения водоупорных пород выработками, буровыми и свайными скважинами. Че- рез них вода проникает в карстовые породы. Карстовые нарушения распространены неравномерно. Каналы в поро- дах приобретают причудливые формы, и их трассы трудно проследить геологическими изысканиями. Поэтому никогда нельзя быть уверенным, что под любым участком земли, расположенным в карстовой области, нет скрытых пустот, иногда заглубленных на 70—80 м. Суффозионные процессы характерны для наносных мелкозернистых грунтов. Вода, попадающая вследствие техногенного нарушения геологи- ческого строения на местности и движущаяся с высокой скоростью, вы- 24 мывает из них мелкие частицы, и грунты теряют часть своей прочности. Возможны просадки лессовидных грунтов, сложенных из принесен- ных ветром мельчайших обломков кварца, полевого шпата, кальция и слюды. В сухом состоянии лесс обладает значительной прочностью, но при увлажнении утрачивает значительную ее часть, поскольку вода, как правило, нарушает сцепление частиц и пористую структуру отложений. Возникает процесс прогрессирующего разрушения, приводящий к значи- тельным просадкам породы, составляющим до 10% мощности слоя. Из- вестны случаи понижения уровня дневной поверхности из-за описываемо- го явления, достигающие 4,5 м. Не менее опасны оползневые явления, часто протекающие в результате техногенной деятельности в городах, нарушения природного состояния геологических пород. Предотвращение оползней — одна из важнейших экологических задач градостроительства, тем более что в России террито- рии около 200 городов подвержены этому явлению. Сползание геологических пород характерно для крутых склонов, где поверхность имеет уклон более 30%, но сползают и так называемые по- дошвенные слои на почти горизонтальном рельефе. Такой оползень наблюдали в Подмосковье у рек Пахры и Москвы при уклоне всего 18%. Аналогичный оползень имел место в Англии. Причины сползания и оплыва пород разнообразны, но не последнее место занимают подгрузка склонов застройкой и другая человеческая дея- тельность, например подработка склонов. Подтопление подземными во- дами и увлажнение поверхностными являются катализатором оползней, поэтому не случайно рельеф нарушается у рек, крупных водоемов и мо- рей. Обычно сползают наносные породы, но есть примеры, хотя и доволь- но редкие, оползней в твердых, например известняках. Овраги образуются за счет струйчатой эрозии, вызванной периодиче- ским действием водных потоков, образующихся во время таяния снега или обильных дождей. Рукотворное изменение системы поверхностных водо- токов и уничтожение растительности на склонах усугубляет процессы оврагообразования. Появление оврагов — довольно длительный процесс. Сначала на местности появляются вытянутые в сторону стока промоины, называемые депрессиями рельефа. Потом они углубляются и принимают различные формы. Образуются боковые ответвления — отвершки, представляющие собой маленькие овражки. Овраги могут быть также следствием динамич- ных сдвигов рельефа и сползания откосов. Подтопление территорий, как правило, является следствием челове- ческой деятельности. Гидрогеологический режим изменяется при ликви- 25 дации болот, этого естественного испарителя грунтовых вод. Поэтому за- сыпкой болота стимулируется нарушение режимов испарения и есте- ственного водообмена на прилегающей территории. Большие заасфальтированные площади, засыпанные овраги и балки также изменяют природные условия испарения влаги и движения филь- трационных стоков на местности. В этих случаях возможно не только по- вышение уровня грунтовых вод. Стоки, загрязненные выбросами автомо- бильного транспорта и жидкими отходами производств, попадают в эти воды и делают их токсичными. Такое загрязнение влечет за собой послед- ствия. Во-первых, подземные воды становятся непригодными для исполь- зования в бытовых и хозяйственных целях. Во-вторых, загрязненные вер- ховодки препятствуют озеленению территорий, так как деревья гибнут из- за солей, содержащихся в почве. В-третьих, воды глубоких водоносных слоев становятся агрессивными для подземных коммуникаций и геологи- ческих пород, увеличивают скорость их разрушения, что может привести к выходу из строя инженерных систем, просадкам и провалам поверхности на больших территориях. На территориях, инженерно благоустроенных много лет назад, возни- кает другая проблема. Длительная эксплуатация подземных водопроводя- щих инженерных сетей без должного профилактического ремонта и вследствие этого в значительной степени изношенных создает крайне не- благоприятную экологическую ситуацию. До 20% транспортируемой жидкости попадает в грунты и вызывает не только повышение уровня подземных вод. Канализуемые стоки становятся агрессивными к окружа- ющей геологической среде, засоряют грунты и почвы токсичными веще- ствами. Геофизические нарушения литосферы отражают на картах террито- рий. По степени геологического риска их делят на четыре группы: чрезвы- чайно опасные весьма опасные, опасные и малоопасные. На рис. 2.1 пока- зан план экономического района, где выделены зоны различной степени экологического риска в почвах и грунтах. Гидросфера и человеческие поселения взаимодействуют в несколь- ких направлениях. Без воды компоненты биосферы не могут существо- вать. Например, современному человеку для обеспечения нормальной жизнедеятельности нужно воды примерно 300 л/сут. В расчете на числен- ность человечества, заселяющего землю, ее потребление в тысячу раз меньше, чем устойчивый сток всех рек в мировой океан за это же время (1 млн. м 3 ). 26 Рис. 2.1. Оценка территории района по состоянию литосферы: 1 – территории, подверженные карстово-суффозионным процессам; 2 – то же, оползневым и оврагообразованию; 3 – то же, заболоченные; 4 – то же, с высоким уровнем геохимиче- ского засорения почв; 5 – то же, с благоприятными условиями (ч.о. – территории с чрезвы- чайно опасными условиями; в.о. – то же, с весьма опасными; о – то же, с опасными) Расчеты показали, что в настоящее время в мире используется не бо- лее 10% пресной воды. Тем не менее острота проблемы ощущается повсе- местно, поскольку развитие производительных сил и технологий привело к использованию значительно большей части речного стока. Проблема усложняется еще и тем, что водные ресурсы на земном шаре распределены неравномерно. Кроме того, имеет место загрязнение водоемов сточными водами. После очистки требуется их 5-, 10-кратное разбавление, только тогда вода будет пригодна к дальнейшему употреблению. Объем стоков возрастает по мере роста населения и урбанизации об- щества. Через 50—70лет для разбавления стоков вторичной воды, сбра- сываемой в водоемы после очистки, потребуется не менее половины стока рек всего земного шара. Градостроительные факторы кардинально влияют на гидросферу. Раз- личают два вида техногенного вмешательства в природный баланс по- верхностных вод: 1) изменение режима водотока; 2) загрязнение водных бассейнов. Водные режимы нарушаются на территориях городов при спрямле- нии естественных русел водотоков, устройстве каналов, каскадов водое- 27 мов. На гидрологическую ситуацию влияет заключение малых рек и ручь- ев в коллекторы, что имеет место во многих крупных городах, устройство набережных стенок с подсыпкой и градостроительным освоением при- брежных пойм. Причиной увеличения притоков на определенных направлениях мо- жет служить прекращение фильтрации воды в грунты из-за покрытия ас- фальтом значительных площадей. Обводнению территорий способствует осушение болот. Функционирование предприятий водоемких отраслей промышленности также является причиной нарушения природных гидро- логических режимов. Примером может служить электроэнергетический комплекс — один из водоемких. Для работы ГЭС создают водохранилища. В них плотинами поднимают уровень воды на десятки метров. Этим кар- динально нарушается водный баланс, затапливаются значительные терри- тории суши, дополнительно подпитываются подземные горизонты, увели- чиваются напоры и скорости движения вод. Появление водохранилищ и рукотворных морей изменяет климат в целых регионах, делает его более влажным. Подтапливаются целые массивы застройки в городах. В технологическом процессе ТЭЦ для охлаждения агрегатов потреб- ляют огромное количество воды. После использования ее сбрасывают в открытые водоемы, чем нарушается их тепловой баланс. Если же не про- ведена предварительная обработка такой воды, то в природу попадают продукты сгорания, химические соединения и другие вещества. Загрязнение гидросферы в результате градостроительной деятельно- сти связано, прежде всего, с использованием всех видов транспорта. В ос- новном загрязнение поверхностных водоемов автотранспортом происхо- дит в процессе ливнестока с городских территорий. В большинстве горо- дов этот вид стоков не очищается. Только в некоторых крупных городах в последние годы системы дождевой канализации стали оснащать очистны- ми сооружениями. Загрязнение гидросферы сооружениями железнодорожного и воздуш- ного транспорта несет в себе локальный характер. Это в основном места мойки подвижного состава, ремонта и заправки. Водный транспорт загрязняет водотоки и водоемы нефтепродуктами, балластными водами и хозяйственными стоками судов. Скоростные суда наносят вред флоре и фауне, поскольку они вырабатывают волны большой энергии, которые повреждают придонную и прибрежную растительность. Угроза загрязнения нависла и над морями, особенно в акваториях портов. В крупных городах мира они превращаются в мертвые зоны, по- скольку здесь природная среда деградировала. Третий фактор загрязнения гидросферы — это недостаточная очистка 28 жидких отходов хозяйственно-фекальной и промышленной канализации. В городах России (за редким исключением) до сих пор используют уста- ревшие очистные сооружения. Они не полностью очищают стоки. В водо- емы попадают экологически небезопасные, а иногда и токсичные элемен- ты. С процессом стагнации отечественного производства, вызванным пе- реходом на новые формы хозяйствования, в последнее время содержание этих элементов в сточных водах сократилось, что следует из данных табл. 2.2. Т а б л и ц а 2 . 2 Вещества химического загрязнения Содержание веществ, тыс. т, в российских сточных водах разных лет 1992 г. 1996 г. Соединения: меди: 0,9 0,2 железа 51,2 19,7 цинка 1,6 0,8 фосфора 60 32,4 Нефтепродукты 34,9 9,3 Взвешенные вещества 1090 618,6 Фенолы 0,22 0,08 Гидросфера загрязняется не только стоками. Возможен атмосферный перенос в виде оседающей на водную поверхность пыли. В табл. 2.3 для примера приведены данные об опасных химических веществах, попадаю- щих в мировой океан. Т а б л и ц а 2 . 3 Химические вещества Загрязнение, т/год Сток с суши Атмосферный перенос Свинец (1-20)10 5 (2-20)10 5 Ртуть (5-8)10 3 (2-3)10 3 Кадмий (1-20)10 3 (5-40)10 2 Рассматривая факторы загрязнения гидросферы, нельзя не остано- виться на воздействии пестицидов и гербицидов, применяемых в сельском хозяйстве и влияющих на глобальное состояние гидросферы. Насчитыва- ют сотни тысяч разновидностей этих искусственных соединений. Большинство из таких соединений, попадая в естественную среду, остаются за пределами естественного круговорота веществ, поэтому они накапливаются в придонном иле, воде озер и рек. Накопление органики, нитратов и фосфатов влечет за собой так называемое вторичное загрязне- ние. Его суть заключается в стремительном развитии простейших водо- 29 рослей. Отмирая и перегнивая, они поглощают свободный кислород. Нор- мальное течение биологических процессов нарушается, что ведет к гибели рыбы и ухудшению химического состава воды. Рис. 2.2. Оценка территории по состоянию гидросферы: 1 – интенсивное загрязнение водоемов; 2 – зоны с неблагоприятными гидрологическими условиями (ПДК > 1); 3 – то же, с условно благоприятными условиями (ПДК ≥ 1); 4 – то же, с благоприятными условиями (ПДК < 0,5) Аналогичные явления наблюдают и при сбросе технологических вод пищевых производств. Недостаточно очищенные, они несут в себе орга- нические вещества и отрицательно влияют на гидросферу. Еще на одну особенность поверхностных вод следует обратить вни- мание. Это способность водных ресурсов к самоочищению и сохранению экологического равновесия. Критериями возможности обеспечения такого равновесия является соблюдение нормативных значений ПДК. Деление гидросферы на поверхностные и подземные воды весьма условно. По закону сообщающихся сосудов они влияют друг на друга. Это взаимодействие изучается в двух родственных дисциплинах: гидрологии и гидрогеологии. Исходя из этого градостроительное давление на водные режимы рассмотрено нами отдельно. Аномалии в гидросфере отражают на картах районов, агломераций и городов. По состоянию водного бассейна территории комплексно оцени- вают, стратифицируя на четыре уровня: зоны с благоприятными условия- ми, условно благоприятными и неблагоприятными. На рис. 2.2 показана карта комплексной оценки, где территория разделена на эти зоны и отме- 30 чены участки интенсивного загрязнения водоемов. Загрязнение атмосферы есть функция самых различных процессов, протекающих на земле, — естественных и искусственных. Естественное загрязнение имело место и до появления человеческих цивилизаций. Целый ряд явлений природы, в том числе лесные пожары и пыльные бури, извержения вулканов и газовые выделения из толщи зем- ной коры, всегда будут характерны для некоторых регионов нашей плане- ты. С увеличением популяции и концентрацией населения в городах, ин- дустриализацией и развитием транспорта на естественное загрязнение наложились антропогенные выбросы. Достаточно рассмотреть послед- ствия воздействия углекислого газа (диоксида углерода). В атмосферу ежегодно попадает до 20 млрд. т этого газа техногенного происхождения. Зеленые насаждения не способны переработать такое ко- личество газа, поэтому за последние десятилетия содержание СО 2 в возду- хе увеличилось на 12%. При дальнейшей концентрации создается угроза парникового эффекта, в результате которого возможен разогрев земной поверхности на несколько градусов. Как следствие этого начнут таять по- лярные льды, что приведет к повышению уровня мирового океана на де- сятки метров. Как предполагают ученые, будет затоплена часть суши, сей- час возвышающаяся над океаном менее чем на 70 м. Тепловой эффект наблюдается и на уровне городских поселений, где имеет место добавочный нагрев атмосферы. Установлено, что в центре крупного города температура воздуха на 1,5—2°С выше, чем на перифе- рии. Загрязнение химическими веществами имеет локальный характер. Выбросы экологически вредных металлургических, химических и других предприятий способны образовать несвойственные естественной атмосфе- ре токсичные соединения (табл. 2.4). Из года в год они все более интен- сивно воздействуют не только на биосферу, но могут стимулировать раз- рушение абиотических элементов природного и искусственного проис- хождения. Интенсивно выветриваются горные породы, подвергаются кор- розии металлические и каменные элементы зданий и сооружений. Т а б л и ц а 2 . 4 Вещество Выбросы, млн. т Доля антро- погенных выбросов, % естественные антропогенные Пыль 3700 1000 27 Оксид углерода 5000 304 5,7 Углеводороды 2600 88 3,3 31 Оксиды азота 770 53 6,5 Оксиды серы 650 100 6,5 Диоксид углерода 485000 18300 3,6 Наиболее напряженная ситуация складывается в городах с монофунк- циональной градостроительной базой, где основой такой базы служат от- меченные выше вредные предприятия. В городах, особенно крупных и крупнейших, городской транспорт является основной причиной загрязне- ния атмосферы. В промышленно развитых странах на его долю приходит- ся до 80% попадающих в воздух выделений и только 30% — на долю про- мышленности. Так, в Москве транспорт ежедневно выбрасывает в атмо- сферу более 4,5 тыс. т вредных веществ (табл. 2.5). |