Градостроительная экология

Антропогенная сукцессия — это смена биоценоза, замедленная или внезапная, вызванная воздействием человеческой деятельности. В отличие от антропогенной, природная сукцессия представляет собой последовательную 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 природных процессов (рис. 1.2).

Циклическая сукцессия представляет собой вековую естественную динамику 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 молодняком того же видового состава.

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 характерна большой замедленностью процессов развития.

Кризисное состояние — потеря устойчивого взаимодействия элементов экосистемы, когда параметры этой системы приближаются к допустимым пределам изменений, переход через которые ведет к деградации.

Деградация природной среды — разрушение экосистемы, вызванное хозяйственной деятельностью за пределами норм ПДК и ПДВ (расшифровку см. ниже). Потеря устойчивого взаимодействия элементов геосферы, нарушение природного обмена веществ и энергии между природными и техногенными объектами (системами).

Экологический кризис — интегральные последствия накопления рисков до предельного состояния (деградации). Такой кризис выражается в неспособности преобразованной естественной среды выполнять функции обмена веществ и энергии, а социальной среды — исправлять это положение, опираясь на экологические законы. Экологический кризис является социальным явлением, вызванным отсутствием инвестиций в охрану окружающей среды. Он может быть и следствием экологической необразованности общества, влекущей за собой несоблюдение правил охраны природы и законов, регламентирующих хозяйственную деятельность людей.

Экологический риск — степень вероятности неблагоприятных для экологических ресурсов потерь любых естественных связей — последствий любых антропогенных изменений, нарушающих обмен веществ и энергии. Такие изменения могут быть преднамеренными или случайными, постепенными или катастрофическими. Они приводят к трансформации параметров среды или преображению объектов системы.

Охрана окружающей среды является практической реализацией целенаправленных действий, необходимых для обеспечения устойчивости градостроительных систем. Сюда относят управление состоянием городской среды на базе ее экологической оценки. Не менее важна обратная связь — экологический мониторинг градостроительной деятельности. Опираясь на оперативную информацию, можно принимать управленческие решения по ресурсопотреблению, сокращению и утилизации выбросов и отходов. Эти решения обосновывают не только оперативной информацией, 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 выражают минимальные и максимальные значения параметров загрязнения и воздействия. На их основе выявляют такие производные величины, как емкость, репродуктивность территории, воспроизводство природных ресурсов, деградация среды и экологический кризис. Базируясь на этих нормах, 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.

3. Экологическая характеристика городов

Город представляет собой сложную  среду обитания, где человек взаимодействуют  не только с природой. В силу необходимости  горожане искусственно формируют эту среду, приспосабливая к своим потребностям. Возникает две субсистемы: природная и антропогенная.

Природную субсистему делят на литосистему, гидросистему, аэросистему (атмосферу) и биосистему. Антропогенную субсистему стратифицируют на следующие подсистемы: производственную, градостроительную и инфраструктурную. Естественно, что такие понятия, как, например, градостроительная подсистема, объединяют в себе структуры более низкого ранга, а они — следующие ступени ранжирования.

Территориальное образование  — город — экологически можно  охарактеризовать, 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 численном выражении ограничений исключается субъективность.

Город является урбанизированным ареалом проживания. Степень экологичности  этого ареала зависит от того, какие  субсистемы доминируют: природные или антропогенные.

В городе с экстенсивной малоэтажной застройкой преобладают  природные 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 результате обеспечиваются экологические потребности людей.

Такие города рассматривают  как экополисы — природно-антропогенные системы. Бытует мнение, что оптимальная плотность населения на их территориях не должна превышать 100 чел/га. В этом случае можно сохранить озелененные пространства, по площади равные территориям, занимаемым асфальтовыми покрытиями, зданиями и различными городскими сооружениями.

Однако такие  поселения не экономичны, поскольку  требуют протяженных транспортных и ресурсообеспечивающих коммуникаций. Кроме того, экстенсивная застройка активно поглощает один из основных природных ресурсов — территорию суши, а на густо заселенных континентах свободных земель становится все меньше.

В мире прослеживается тенденция уплотнения поселений. Современные города — столицы государств, центры агломераций, промышленные и хозяйственные центры — все в большей степени представляют собой скученные урбанизированные образования. Рождаются поселения, занимающие большие интенсивно используемые территории. В мировой практике есть примеры поселений, в которых один город пе- I истекает в другой и целые области превращаются в единый мегаполис.

В крупных городах антропогенные  системы оказывают весьма ощутимое давление на природную среду. Урбанизация  преобразовывает ее радикально, нарушая природное равновесие. Возникают антропоприродные системы, где преобладают антропогенные составляющие.

Градостроители считают необходимым  всеми возможными средствами обеспечивать устойчивость таких систем, сохранять способность к восстановлению, хотя бы частичному и принудительному. Для этого необходима перманентная оценка состояния среды обитания. Ее выполняют пофакторно, используя схему, приведенную на рис. 1.3.

Город — это динамично функционирующая система. Она обладает 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 притягательную силу.

По мере социально-демографических  изменений городские структуры преобразовываются, подсистемы модернизируются. Интенсифицируется эксплуатация этих подсистем. Города развиваются. 
Управление развитием зиждется на анализе градостроительной деятельности на всех стадиях: от разработки проекта до многолетнего мониторинга 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 обитания, поскольку материальная сфера и архитектура города представляют собой результат деятельности человека и они довлеют над природными процессами. Эта деятельность особо ощутима при эксплуатации городских структур, их функционального использования, беспрерывного преобразования 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 предшествующих отходов и преобразований. Достаточно отметить рост культурного 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 выбросами, почвы собирают вредные вещества. Возникают и другие отрицательные последствия урбанизации, с которыми природа не может справиться, поскольку теряется способность к самовосстановлению.

Город—чрезвычайно зависимая экосистема. Если все экосистемы открытые, то города сверхоткрытые. Они полностью зависят от окружения, в чем и проявляется «экологический паразитизм» урбанизированных образований. Город не может прокормить свое население. Он Дышит чужим 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 занимает сам город.

Таблица 1.1

Помимо потребления природных  ресурсов и энергии города производят огромное количество отходов. Так, по некоторым данным миллионный город ежегодно выбрасывает около 15 млн. т пыли, водяных паров и других токсичных веществ. Поэтому миллионы поселений на нашей планете выступают как основные очаги антропогенного возмущения в биосфере.

Город — неравновесная экосистема. На его территории нарушен естественный экологический баланс. Развитие и функционирование городских структур определяется, как правило, не законами природы, а потребностью людей. Такие структуры являются результатом разрушительной и созидательной деятельности многих поколений. Природа реагирует на преобразования неоднозначно.

Ограниченное градостроительное давление на естественную среду обеспечивает экологическое равновесие. На местности сохраняется репродуктивность, т. е. способность воспроизводить потребляемые элементы среды. Однако если интенсивность давления превышает экологическую емкость территории, то репродуктивность нарушается, возникает вероятность экологического риска деградации природной среды.

Город потребляет потоки вещества и  энергии в значительно большей степени, чем производит. Экологическое равновесие объясняется искусственным привлечением извне огромного количества потоков веществ и энергии, поэтому экологическое равновесие экологических систем города крайне неустойчиво. 
На это накладывается несбалансированность биомасс. За счет концентрации людей в городе отношение фитомассы к зоомассе иное, чем в естественной природе. Пищевые цепи нарушены, сети разомкнуты в основных звеньях. Процессы потребления ресурсов (включая продукты) и выделения отходов сильно отличаются от круговорота веществ в природе.

Продуктивность городских экосистем ничтожна, фитомасса не обеспечивает зоомассу, и надежность функционирования природ- но-градостроительных систем может быть достигнута другими средствами, нежели она обеспечивается в естественных условиях. Необходима подпитка 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 замкнутыми 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: относительная влажность воздуха, его температура в помещении и на поверхности ограждений.

Особое значение имеет теплообмен с наружной средой. С точки зрения гигиены он необходим в определенных пределах. Однако потери тепла ведут к неоправданному расходу энергетических природных ресурсов, поэтому эффективное содержание зданий должно основываться на энергосберегающих технологиях и конструктивных решениях ограждающих конструкций.

В современных зданиях часто  применяют конструкции, отделку, мебель и другое оборудование из токсичных  материалов. Они отрицательно влияют на людей.

Здания и сооружения, являясь  замкнутыми, не представляют собой  автономные экологические системы. Они связаны с окружающей средой. Газы, пыль и живые микроорганизмы переносятся в помещения из загрязненного наружного воздуха. В застройке не всегда обеспечиваются надлежащие аэрационные и инфляционные режимы, что усугубляет экологическую ситуацию.

На экологическую комфортность внутренней среды существенно влияет шумовое загрязнение прилегающих к застройке территорий. Аналогично воздействуют и возмутители вибрационных явлений, например рельсовый транспорт.