Комарова Л.Ф. и др. Экологическая безопасность хозяйственной деятельности

Подождите немного. Документ загружается.

201

комплексного анализа градостроительных условий и ресурсного

потенциала определяется хозяйственно-экономическое и террито-

риально-функциональное назначение города.

В отличие от природных территорий, городские территории

характеризуются значительным сосредоточением зданий, сооруже-

ний, объектов инженерной инфраструктуры. Несомненной особен-

ностью городов является большая территория, занятая транспорт-

ными магистралями.

К особенностям городских территорий с природно-

экологической

точки зрения относятся следующие.

Значительная плотность потока энергии, которая в среднем в

30-40 раз превосходит таковую в сельской местности.

Повсеместная загрязненность атмосферного воздуха, в котором

содержание примесей часто в десятки раз превышает допустимые

нормы. При этом большую долю газового загрязнения дает автомо-

бильный транспорт. В то же время процессам самоочищения атмо

сферы препятствует снижение скорости ветра.

В городах при малой подвижности воздуха часто происходят

тепловые аномалии в атмосфере на высотах от 250 до 400 м, а кон-

трасты температуры могут достигать 5-6 °С. Температурные инвер-

сии приводят к повышенному загрязнению, туманам и смогам.

Потребление воды в городах также значительно превосходит

аналогичные показатели в сельской

местности, соответственно ве-

лики и объемы сточных вод, некачественная очистка которых при-

водит к значительному загрязнению водных объектов. При этом в

той или иной степени все города испытывают дефицит пресной во-

ды.

Водоносные горизонты под городами сильно истощены в ре-

зультате непрерывных отборов через скважины и колодцы, и, кроме

того, загрязнены

на значительную глубину.

Изменению подвергается и почвенный покров городских тер-

риторий. На больших площадях, под магистралями и кварталами он

физически уничтожается, а в зонах рекреаций загрязняется быто-

выми отходами, оседающими примесями из атмосферы, обнажен-

ность почв способствует водной и ветровой эрозии.

Растительный покров городов обычно практически полностью

представлен «культурными насаждениями» –

парками, скверами,

газонами, цветниками, аллеями. Структура антропогенных фитоце-

нозов не соответствует зональным и региональным типам естест-

202

венной растительности. Поэтому развитие зеленых насаждений го-

родов протекает в искусственных условиях, постоянно поддержи-

вается человеком. Многолетние растения в городах развиваются в

условиях сильного угнетения.

12.2 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФРАСТРУКТУРА ГОРОДА

Экологическая инфраструктура – это динамичный комплекс

взаимодействующих между собой природных и антропогенных

объектов, систем, предметов и явлений, для сохранения среды жиз-

ни человека. Экологическая инфраструктура является первостепен-

ным фактором, поддерживающим и сохраняющим городскую среду

обитания, поэтому обеспечение ее высокого качества – важнейшая

задача.

Человек в современном городе окружен искусственной средой,

которая постоянно увеличивается и существенно отдален от естест-

венной природы с ее ресурсами.

Экологическая инфраструктура в масштабе города включает в

себя экологический каркас

города, зеленые коридоры, почвенно-

растительный слой, производственную и социальную инфраструк-

туру, реставрированные ландшафты, что создает благоприятные

условия городской среды жизни. Сюда же можно отнести все эко-

логичные производственные, гражданские и жилые объекты, энер-

гоактивные и энергоэкономичные здания, системы сбора и перера-

ботки отходов, которые в итоге обеспечивают условия сохранения

среды

жизни. Любые искусственные объекты при условии их глу-

бокой экологизации могут быть компонентами экологической ин-

фраструктуры. Для поддержания этой инфраструктуры использу-

ются экологический мониторинг, геоинформационные системы,

индикаторы устойчивого развития.

Неэкологичные компоненты традиционной инфраструктуры

зачастую не способны выполнять какие-либо функции сохранения

среды обитания, но и оказывают негативное влияние на нее. На

пример, традиционная теплоэнергетика неэффективна с точки зре-

ния теплопотерь и к тому же загрязняет атмосферу. Традиционные

методы разработки полезных ископаемых неэкологичны с точки

зрения потерь ресурсов, переформирования ландшафтов, «жестко-

го» вмешательства в природные экосистемы. Автодороги занимают

203

существенную часть почвенно-растительного слоя и полностью

изолируют почву от круговорота веществ. Все протяженные искус-

ственные сооружения, также как и высокие или занимающие боль-

шую площадь объекты, являются препятствиями на путях миграции

животных.

В целях улучшения городской среды все компоненты традици-

онной инфраструктуры должны быть подвергнуты глубокой, не-

прерывной и

системной экологизации, совершенствующейся по

мере разработки новейших технологий. Но она может осуществ-

ляться постепенно, с переходом от простых методов к более слож-

ным, требующим не только повышенных материальных затрат, но и

формирования нового, более экологичного мышления, привития

экологической этики, разработки наиболее совершенных техноло-

гий.

Природные ресурсы составляют важнейшую часть экологиче-

ской инфраструктуры. В результате вытеснения и деградации есте-

ственной составляющей природной среды осталось совсем немного

стран, сохранивших значительную часть своего природного богат-

ства в естественном состоянии. К этим странам в северном полу-

шарии можно отнести Россию и Канаду, в южном - Бразилию и Ав-

стралию. Они вносят основной вклад в сохранение глобальной

эко-

логической инфраструктуры. В высокоразвитых странах природа

существенно нарушена, и в большей степени представлена куль-

турными ландшафтами. Первой полностью урбанизированной

страной мира стала Англия. Культурные ландшафты позволяют

получить высокое качество среды, но они лишены биоразнообразия

и поэтому не являются устойчивыми в среде.

К компонентам экологической инфраструктуры относятся:

– природные территории в

естественном состоянии, совокуп-

ность природных охраняемых территорий, зеленые зоны, парки,

защитные леса;

– сооружения и системы, сохраняющие среду обитания (со-

оружения, предупреждающие и ликвидирующие опасные явления,

система мониторинга);

– природоохранные сооружения;

– экологизированная производственная инфраструктура;

– экологичная социальная инфраструктура (социально-

психологическая и социально-экономическая, социальная эколо-

гия);

204

– метаинфраструктура (природные ресурсы, в том числе возоб-

новляемые).

При создании высококачественной экологической инфраструк-

туры безусловно первое место отводится сохранению и восстанов-

лению экологически обоснованных объемов и территорий естест-

венной природной среды с ее эволюционно сложившимся биологи-

ческим разнообразием, т.е. экологического каркаса разнообразных

территорий.

На втором месте стоит поддержание

высокого качества куль-

турной городской природной среды, преобразованной человеком и

чаще всего характеризующейся отсутствием способности к саморе-

гулированию. К ней относятся все территории, освоенные челове-

ком. Рост территории антропогенно измененной природы не может

быть безграничен не только в связи с необходимостью поддержа-

ния экологически обоснованной площади, но и энергетических за-

трат

. Учитывая необходимость глобального и регионального со-

хранения экологического баланса, надо выявлять оптимальное со-

отношение естественной и культурной природы.

На третьем месте стоит качество искусственной среды, соз-

данной человеком и не имеющей аналогов в естественной природе.

К ней относятся преобразованная человеком природа и вещества,

не входящие в естественные геохимические циклы. Жителя

города

окружает главным образом искусственная природная среда. Она

обычно позитивна для человека: так, искусственная среда может

улучшать микроклимат, заменять своими элементами естественную

природную среду (парки, ландшафтное озеленение города, инте-

ресная архитектура). Но иногда искусственная среда имеет резко

ухудшенные физико-химические и визуальные характеристики (за-

грязнения, убогость и однообразие архитектуры, нищета и

бед-

ность, трущобы и др.).

Искусственная среда в городе может становиться подобной

среде культурной природы при условии ее глубокой и системной

экологизации. Например, подземное или надземное строительство

позволяет сохранить почвенно-растительный слой и озеленение

всей территории города, исключить преграды на пути перемещения

людей и животных. Качество среды жизни повышается при

эффек-

тивном озеленении территорий города. С точки зрения жителя го-

рода, находящегося в равновесии с природной средой, необходи-

мыми факторами высокого качества городской среды являются:

205

– близкие к природным показатели чистоты воздуха, воды,

почвы;

– достаточно высокое биоразнообразие;

– близкая к природным показателям сенсорная среда – визу-

альная, запаховая, звуковая; красивое, экологичное, обоснованное

по площади и объему жилище; экологическая красота города;

– удовлетворение потребностей в образовании, повышении

квалификации;

– экологичное удовлетворение экономических потребностей;

– удовлетворение экологически обоснованных информацион-

ных

, духовных, культурных потребностей;

– экологически чистая пища.

12.3 ЭКОЛОГИЧНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Строительные материалы оказывают большое влияние на фор-

мирование качества ближней среды жизни. Понятие экологичности

строительных материалов шире, чем их экологическая чистота.

Под экологичными подразумевают такие материалами, которые

удовлетворяют принципам экологичности: при их изготовлении

используют возобновимые ресурсы, они поддаются саморазложе-

нию после выполнения функций без загрязнения среды; как час-

тично биопозитивные можно рассматривать полностью рецикли-

руемые материалы, изготовленные из широко представленного в

земной коре полезного ископаемого (соединения алюминия, крем-

ния). Совершенствование материалов в направлении их биопози-

тивности будет, видимо, осуществляться как в соответствии с со-

временными направлениями (применение рециклируемости, со-

кращение

материалоемкости, повышение их долговечности и др.),

так и в направлении более полного использования природных вос-

производимых или создания новых материалов с заданными свой-

ствами и биоподобных материалов, которые могли бы подпиты-

ваться энергией извне.

К полностью экологичным можно отнести строительные мате-

риалы из возобновимых природных ресурсов, не оказывающие не-

гативного

действия на здоровье человека, не загрязняющие при-

родную среду и требующие минимальных затрат энергии в процес-

се изготовления, полностью рециклируемые или разлагающиеся

206

после выполнения функций подобно материалам живой природы.

Всем этим требованиям отвечают очень немногие естественные

материалы: дерево, тростник, солома, шерсть, войлок, кожа, проб-

ка, песок и камни, натуральные – шелк и хлопок, олифа, каучук,

клеи и др.

Древесина и ее производные – это наиболее массовый биопо-

зитивный строительный материал, позволяющий получать легкие,

прочные

, несгораемые, не гниющие конструкции (с помощью спе-

циальной обработки). Дерево в период роста является также естест-

венным фильтром для загрязнений, выделяет полезные для челове-

ка вещества в воздух, обогащает атмосферу кислородом, а почву

гумусом, создает ниши для существования различных животных.

Лес, использованный для изготовления строительных материалов,

полностью восстанавливается при условии

разумного изъятия де-

ревьев. Модифицированная древесина – отличный и достаточно

высокопрочный материал, который можно армировать. Стены, вы-

полненные из дерева, «дышат» и обеспечивают внутри помещений

благоприятный микроклимат. Поэтому можно считать дерево од-

ним из наиболее перспективных биопозитивных строительных ма-

териалов.

Условно экологичными строительными материалами можно

считать полученные из широко представленных в земной

коре по-

лезных ископаемых, или почти полностью рециклируемые мате-

риалы (следовательно, испытывающие незначительную убыль и к

тому же позволяющие экономить от 80 до 90 % энергии на их про-

изводство). К ним относятся изделия из глины, стекла, алюминия.

Строительные материалы из глины (кирпичи, большеразмерные

пустотелые камни для стен и перекрытий, плитка, черепица, не-

обожженные кирпичи из глины в смеси с соломой и песком и др.) –

одни из первых, которые стал использовать человек для строитель-

ства. Двух-трехэтажные жилые дома из высушенной глины успеш-

но эксплуатируются уже много столетий в высокоразвитых стра-

нах, например во Франции. Главная проблема обеспечения долго-

вечности таких зданий – защита от

увлажнения с помощью надеж-

ной кровли и гидроизоляции от грунтовых вод.

Среди невозобновимых материалов можно выделить алюми-

ний и стекло как почти полностью (на 90 %) рециклируемые мате-

риалы, к тому же при их повторном изготовлении требуется значи-

тельно меньше энергии. Сокращение расхода энергии при произ-

207

водстве биопозитивных строительных материалов – очень важная

задача, так как позволяет не только сокращать их стоимость и сни-

жать расход энергоресурсов, но и меньше загрязнять среду. Так,

при первичном изготовлении 1 м

алюминия требуется расход

энергии в 7250 кВт*ч (для сравнения – на получение 1 м

цемента

требуется 1700 кВт*ч, древесноволокнистых плит – 800 кВт*ч,

кирпича – 500 кВт*ч, газобетона – 450 кВт*ч, дерева – 180 кВт*ч).

Такой большой расход энергии, казалось бы, делает алюминий не-

экологичным материалом, однако, при повторном изготовлении из

лома затраты энергии составят около 600 кВт*ч, что на порядок

меньше первичного. Необходимо постепенно ограничивать приме-

нение

строительных материалов из невозобновимых ресурсов (це-

мент, бетон, железобетон), которые к тому же требуют значитель-

ных затрат энергии, являются плохо рециклируемыми, не позволя-

ют создавать благоприятный микроклимат в помещениях, сущест-

венно загрязняют окружающую среду при изготовлении. Каждый

раз при выборе строительного материала нужно сравнивать вариан-

ты с учетом экологичности материалов и

местного опыта.

В понятие экологичности (биопозитивности) строительных ма-

териалов входит и невозможность выделения вредных веществ в

период эксплуатации: например, некоторые натуральные каменные

материалы (гранит, сиенит, порфир) имеют повышенный радиоак-

тивный фон; пластмассы или строительные материалы с их приме-

нением (древесноволокнистые плиты, линолеум, синтетические

краски, синтетические плитки для пола и для

облицовки, различные

синтетические добавки в бетон, раствор, синтетические клеи, утеп-

лители на синтетической основе и др.) долго выделяют опасные

газообразные соединения в воздух; изделия с асбестом, особенно

подверженные выветриванию с поступлением волокон асбеста в

воздух, признаны недопустимыми в ряде стран.

Невозможно выбрать полностью экологичные материалы для

всех конструкций здания и его

отделки, за исключением небольших

домов. Поэтому при выборе материалов и сопоставлении вариантов

желательно отдавать предпочтение более экологичным (например,

глиняному кирпичу и керамическим изделиям, материалам на ос-

нове гипса, линолеуму на органической основе, утеплителю на ос-

нове бумаги или пенобетона, деревянным окнам и дверям, органи-

ческим краскам и т.д.).

208

12.4 РЕСТАВРАЦИЯ НАРУШЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ

Придать экологичные (биопозитивные) свойства ранее нару-

шенному или полностью преобразованному человеческой деятель-

ностью ландшафту – значит обеспечить сохранение оставшейся в

ненарушенном состоянии природной среды. При реставрации же-

лателен возврат к прежнему состоянию компонентов ландшафта,

однако такой возврат не может быть полным. Можно сохранить

нетронутые природные территории и

восстановить качество нару-

шенных участков, но почти во всех случаях при этом будут созданы

новые, культурные, ландшафты, отличающиеся от ранее существо-

вавших природных комплексов.

Идеальная экологичная реставрация с полным возвратом при-

родной среды к ее естественному состоянию неосуществима ввиду

невозможности, например, восстановления антропогенно преобра-

зованного рельефа (глубинных слоев, сжатых под

действием веса

городских зданий, и др.), природной флоры и фауны. В большинст-

ве случаев возможно некоторое приближение к природному со-

стоянию ряда компонентов ландшафта (сенсорной среды, воздуха,

воды) или замена компонента (флоры, фауны).

Экологичная реставрация может заключаться в возврате за-

грязненного ландшафта или его отдельных компонентов в состоя-

ние, близкое к

прежнему естественному (например, перевод назем-

ного объекта в подземное пространство с устройством на освобо-

дившейся поверхности земли сквера или парка), либо в создании на

нарушенной территории нового природного ландшафта (например,

создание искусственного озера на месте заброшенного открытого

карьера для добычи какого-либо сырья).

Экологичная реставрация ландшафтов приносит положитель-

ные результаты,

если она имеет системный характер, сопряжена с

постоянной экологизацией технологий, которые способствовали

ранее загрязнению ландшафта.

В процессе восстановления состояния поверхностных водных

объектов необходимо восстановить свойства воды, растительного и

животного мира, рельефа. Эти компоненты водоемов взаимосвяза-

ны: растительность и животные участвуют в процессе самоочище-

ния; растительность влияет на рельеф дна, формируя отложения

Одним из основных способов предотвращения загрязнения во-

доемов является ограничесие сброса загрязненных вод в водоем

209

(переход на сниженное водопотребление, создание замкнутых во-

дооборотных циклов или использование глубокой очистки сбрасы-

ваемых вод и невмешательство в многолетний процесс самовосста-

новления водоема за счет его естественной адсорбции загрязните-

лей растительностью и животными, разбавления воды чистыми во-

дами из впадающих рек или ручьев и т.д. Могут быть

рекомендова-

ны удаление сильно загрязненного ила, его очистка или захороне-

ние.

Известен и ряд других способов: выращивание в иле водных

растений, способствующих выведению из него загрязняющих ве-

ществ, с последующей уборкой этих растений и их захоронением;

культивирование водных животных – биофильтров; создание усло-

вий и подводных устройств для их размножения и безопасного

су-

ществования.

Для восстановления свойств грунтовых вод нужно в процессе

очистки грунта и почвенного слоя или после нее устранить все ис-

кусственные преграды на пути движения грунтовых вод (подзем-

ные стены, фундаменты, уплотненный или закрепленный грунт,

бетонные массивы и др.), восстановить рельеф и растительность.

Одновременно должно быть прекращено поступление загрязните-

лей в грунтовые воды.

Восстановление свойств почв, грунта, грунтовых вод относит-

ся к одному из наиболее трудоемких процессов в связи со сложно-

стью технологии удаления загрязнений из почвы. Восстановление

свойств почв может осуществляться на месте их расположения. Для

этого используются: глубокая вспашка и аэрация; микробное вос-

становление свойств; фитомелиорация; промывка почв

на месте;

введение в почвы связывающих загрязнения добавок, гумуса, дру-

гих природных удобрений, микроэлементов. Процесс естественного

долголетнего восстановления свойств почвы происходит также при

невмешательстве в него.

Другой вариант восстановления почв заключается в снятии за-

грязненного слоя, очистке его в заводских условиях и последую-

щем возврате на место с искусственным созданием

в ней микро-

флоры и посадки растений. Из всех способов восстановления

свойств почв наиболее эффективны микробное восстановление и

фитомелиорация. Некоторые микроорганизмы способны продуци-

ровать почвенные полимеры и таким образом связывать ряд поч-

венных загрязнений.

210

Если поверхность земли сильно эродирована, почвенный слой

утерян, то восстановление травяного покрова, кустарников и де-

ревьев может представлять сложную проблему, особенно на скаль-

ных основаниях. В этом случае можно использовать искусственные

почводерновые ковры, расстилаемые по любому грунтовому осно-

ванию. Эти ковры могут быть выполнены в виде многослойного

мата, в котором

между верхним и нижним водопроницаемыми син-

тетическими сетчатыми покрытиями (геотекстилем) расположен

слой естественного грунта с удобрениями и семенами травы, при-

чем наружные сетки периодически прошиты, чтобы мат не разва-

лился. После укрепления матов и полива ковров вырастающие кор-

ни травы проникают в расположенный ниже естественный грунт и

закрепляются.

Восстановление рельефа

и литосферы необходимо после окон-

чания добычи открытым способом различных полезных ископае-

мых, в случае если образовавшиеся выемки мешают сельскохозяй-

ственному либо какому-то другому освоению территории, или ви-

зуально загрязняют ландшафт. После разработки гор или холмов их

восстановление необходимо, например, для возврата прежнего

микроклимата территории. Восстановление рельефа актуально так-

же

для береговой зоны с сильной абразией и для выветривающихся

склонов гор.

Восстановление литосферы необходимо в связи с образовани-

ем больших подземных полостей, вызывающих деформирование

земной поверхности и расположенных над ними зданий, а также

отрицательно влияющих на движение грунтовых вод. Для восста-

новления рельефа применяют следующие способы:

– устройство внутри выработки подземного

сооружения с ук-

ладкой на покрытие почвенно-растительного слоя толщиной 0,5-2

м;

– засыпка открытых полостей естественным грунтом, подоб-

ным по составу окружающему, с уплотнением его до плотности

окружающего грунта (чтобы предотвратить усадку поверхности) и

созданием по верху почвенного слоя;

– послойная засыпка большой выработки нетоксичными отхо-

дами и грунтом с дальнейшей

укладкой по верху почвенного слоя;

– заполнение разработанных в склонах гор выемок бетоном;

– восстановление (протезирование) полностью срытых возвы-

шенностей наподобие строительства плотины. При этом вначале