Градостроительная экология

Воспроизводство природных ресурсов — совокупность мероприя­тий, направленных на восполнение (репродукцию) или увеличение возобновляемых ресурсов или усиление полезных свойств геосферы. Воспроизводство биомассы связано с сукцессией.

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.