Стольберг Ф.В. Экология города (урбоэкология)

Подождите немного. Документ загружается.

Раздел 1. Город и городская среда

В наименее индустриально развитых странах уровень урбанизации едва дос-

тигает 10%, а в наиболее развитых составляет 60—70%. По мере промышлен-

ного роста развивающихся стран степень их урбанизации будет стремиться к

уровню развитых § промышленном отношении государств. Это первый круп-

ный резерв роста урбанизации. Второй резерв — это дальнейший рост горо-

дов промышленно развитых стран.

По некоторым прогнозам, в перспективе практически все население пла-

неты будет жить в городах. В то же время во многих странах среди наиболее

зажиточных слоев населения наблюдается устойчивая тенденция селиться да-

леко за пределами городской черты, на благоприятных в экологическом отно-

шении территориях, используя город в основном как место приложения труда

и затрачивая на ежедневные поездки туда и обратно по несколько часов.

Далее рассмотрим территориальный аспект урбанизации — современное

состояние и перспективы размещения городов на планете.

На рис. 1.5 показаны территориальные возможности урбанизации. Если

представить себе поверхность земного шара в форме квадрата А площадью

510 млн км

, то общая площадь суши, равная 146 млн км

, может быть услов-

но обозначена квадратом Б со сторонами около 12,1 тыс. км. Площадь суши,

пригодная к жизни по климатическим условиям, — квадрат В со сторонами

8400 км. При этом площадь, пригодная к городской застройке, отображается

как квадрат Г, стороны которого равны 5300 км. Внутри этого квадрата заш-

трихован меньший квадрат Д со сторонами около 2000 км, а его площадь

составляет не более 3% от общей площади суши, или 5% от площади суши,

пригодной к жизни по климатическим условиям, и 15% — от площади суши,

пригодной к городской застройке.

Рис. 1.5. Территориальные возможности развития урбанизации

Экология города

Вот на такой территории в начале XXI века размещаются все города пла-

неты, в которых проживает половина ее населения. При этом средняя плот-

ность населения людей на Земле оценивается в 50 чел./км

, а в городах — в

среднем в 10 раз выше, т.е. до 500 чел./км

Из того же рис. 1.5 видно, что возможности расширения площади горо-

дов значительны. И этими возможностями городское население широко

пользуется. Отмечено, что в последние десятилетия темп роста территории

городов в 2 раза превышает темп роста их населения. При этом расширение

территории городов происходит за счет трансформации пригородных зон.

Город наступает на пригород, а пригород — на сельскую местность, погло-

щая деревни и небольшие поселки.

Территориальный аспект урбанизации, как лимитирующий фактор, очень

важен. Из рис. 1.5 видно, что существует по крайней мере 7-кратный запас

площадей, пригодных к урбанизации. Это создает достаточный резерв роста

городов при снижении плотности их населения.

На рис. 1.6 представлена динамика основных показателей территориаль-

ных аспектов урбанизации в период 1990—2010 гг.

годы

Ш Численность городского населения, млн чел.

• Площадь городов, тыс. км

А Плотность городского населения, чел./км

Рис. 1.6. Сравнительная динамика численности городского населения, площади городов

и плотности городского населения во второй пол. \Х — нач. XXI вв.

Представленные зависимости наглядно иллюстрируют, что площадь го-

родов растет существенно быстрее численности городского населения, а плот-

Раздел 1. Город и городская среда

ность населения, отражая эти процессы в комплексе, падает. По-видимому,

отмеченная тенденция развития урбанизации будет сохраняться и в будущем.

Однако горожане испытывают потребность не только в территории, но и

в других жизненна важных ресурсах и продуктах, таких как вода, пища, энер-

гия и т.д. Наращивание потребления усугубляет экологические проблемы

урбанизации.

1.3. Городское хозяйство

В состав объектов городского хозяйства входят сооружения, а также экс-

плуатирующие их предприятия и организации, которые обеспечивают функ-

ционирование города как сложной социально-эколого-экономической сис-

темы. К ним относятся сети водоснабжения, водоотведения, энергоснабже-

ния, связи, газоснабжения и теплоснабжения, благоустройство и санитарная

уборка городской территории, городской транспорт, а также городские водо-

емы и зеленые насаждения.

Чем крупнее город, тем сложнее система организации его хозяйства и тем

более зависимо от него жизнеобеспечение горожан. Одной из главных задач

городского хозяйства является создание благоприятной экологической об-

становки.

Водоснабжение должно обеспечить круглосуточную подачу воды населе-

нию и промышленным предприятиям в необходимом количестве и по каче-

ству, соответствующему требованиям государственного стандарта. С этой це-

лью городская администрация и предприятия, эксплуатирующие системы

водообеспечения, постоянно развивают сети водоснабжения, включают в экс-

плуатацию новые источники питьевой воды, расширяют станции водоподго-

товки. Заботой городских властей является сокращение использования пить-

евой воды для производственных нужд, уменьшение непроизводительных рас-

ходов воды. Вместе с тем в летний период необходимо обеспечивать

систематическую поливку газонов, зеленых насаждений и проезжей части.

Наряду с централизованным водоснабжением в городах все большее раз-

витие получает децентрализованное снабжение населения водой улучшенно-

го качества, добываемой из глубоких подземных горизонтов, а также из само-

изливающихся источников.

Вода, использованная населением и промышленными предприятиями, а

также дождевые, талые и поливомоечные воды по системам водоотведения

после очистки поступают в водные объекты. Очистка сбросных вод произво-

дится на общегородских очистных сооружениях. Пропускная способность и

эффективность их работы должны соответствовать общему объему водопо-

требления города и характеру поступающих на очистку вод. Одной из важных

задач городских властей является развитие системы водоотведения и расши-

рение общегородских очистных сооружений в соответствии с ростом объемов

водопотребления. Наряду с многоэтажной застройкой системы водоотведе-

ния должны охватывать и районы индивидуальной застройки, так как тради-

Экология города

ционно используемые выгребные ямы, предназначенные для временного на-

копления жидких бытовых отходов, служат источником загрязнения подзем-

ных вод и не соответствуют санитарно-эпидемиологическим требованиям.

В целях защиты рек, ручьев и водоемов, находящихся в пределах город-

ской черты, от загрязнения и засорения сброс сточных вод в них должен быть

запрещен, а наиболее загрязненная часть поверхностного стока в начальный

период дождя должна по системам водоотведения подаваться на общегород-

ские очистные сооружения.

Вокруг городских водных объектов должны быть сформированы защит-

ные прибрежные полосы, в пределах которых не допускается размещение

свалок мусора, складов, автостоянок, автозаправочных станций и других объек-

тов, которые могут явиться источником загрязнения поверхностных вод.

Набережные и берега городских водных объектов должны укрепляться и

благоустраиваться. Система водоподпорных и водопропускных сооружений

на водотоках обеспечивает поддержание необходимых с экологических пози-

ций глубин и скоростей течения, а также аэрацию речной воды. Городские

водоемы и водотоки улучшают микроклимат городской среды в летний пери-

од и являются, как правило, местом отдыха горожан.

Санитарная уборка проезжей части, тротуаров и внутриквартальных тер-

риторий способствует уменьшению загрязненности дождевых вод, снижает

запыленность воздушного бассейна, улучшает общую экологическую обста-

новку в городе. С санитарной уборкой городских территорий непосредствен-

но связано своевременное удаление твердых бытовых отходов (ТБО).

Для сбора и временного хранения ТБО организуют специальные площад-

ки с твердым покрытием, позволяющим избежать загрязнения почвы. Пери-

одичность удаления накопленных отходов определяется в соответствии с су-

ществующими санитарными нормами и правилами и зависит от среднесуточ-

ной температуры воздуха, при которой происходит разложение остатков

органических продуктов. Вывоз накопленных ТБО осуществляют организа-

ции, имеющие специально предназначенный для этого автотранспорт, снаб-

женный закрытыми емкостями и проходящий с заданной периодичностью

санитарную обработку. Эти организации могут находиться в собственности

как городской администрации, так и в ведении предприятий любых форм

собственности. Складирование ТБО является одной из самых сложных эко-

логических проблем для большинства крупных городов Украины. Полигоны

по захоронению ТБО (свалки), располагаемые обычно в пригородной зоне,

занимают значительные площади земельных участков, требуют обустройства

санитарно-защитных зон размером до 500 м, служат потенциальными источ-

никами загрязнения подземных вод. Гниющие и горящие поверхности сва-

лок создают стойкое загрязнение атмосферного воздуха, что вызывает недо-

вольство жителей ближайших к полигонам населенных пунктов и является

постоянным очагом социальной напряженности.

В ряде крупных городов (Днепропетровск, Киев, Севастополь, Харьков)

имеются специализированные заводы по сжиганию ТБО. Эксплуатация му-

соросжигательных заводов, как правило, связана с выделением в атмосферу

Раздел 1. Город и городская среда

большого количества продуктов сгорания, что требует дополнительных за-

трат на строительство и эксплуатацию высокоэффективных систем пылегазо-

очистки. Высоки энергоемкость и, соответственно, стоимость переработки

единицы объема отходов. Площадки для складирования шлака из-за нере-

шенности проблемы его использования и переработки постоянно растут. По-

верхности шлаковых отвалов практически не закрепляются и являются мощ-

ным источником пылевыделения.

В ряде стран решение проблемы утилизации ТБО основано на их сорти-

ровке по видам отходов: черные и цветные металлы, стекло, бумага, текстиль

и т.д. — с последующей их утилизацией. По такой технологической схеме

работают мусороперерабатывающие заводы, один из которых создается в ок-

рестностях Харькова.

В большинстве западноевропейских стран раздельный сбор ТБО произ-

водится самим населением по нескольким видам отходов в момент их обра-

зования. Отходы складируются жителями в разные контейнеры, установлен-

ные в жилых кварталах. Таким образом достигается утилизация 92% ТБО,

остальные 8% сжигаются, а шлак используется для наращивания территории

суши.

В городах, где отсутствуют объекты горнодобывающей промышленности,

черной и цветной металлургии, крупные теплоэлектростанции, работающие

на угле, и другие мощные промышленные источники загрязнения атмосфер-

ного воздуха, основным фактором негативного воздействия на состояние воз-

душного бассейна является автотранспорт. Если движение городского элект-

ротранспорта (трамвай, троллейбус) сопровождается только повышенным вто-

ричным пылением, то эксплуатация транспорта, оснащенного двигателями

внутреннего сгорания, приводит к выбросам в атмосферу продуктов сгора-

ния, содержащих такие вредные вещества, как угарный газ, оксиды азота,

соединения свинца, серы, сажа, бенз(а)пирен и ряд других компонентов.

В настоящее время удельный вес автотранспорта в загрязнении воздуха

центральной части крупных городов достигает 70% и более. В целях защиты

воздушного бассейна от выбросов автотранспорта создают объездные автодо-

роги для пропуска транзитного потока, строят транспортные развязки в двух

и более уровнях, формируют зоны проветривания и пешеходные зоны, огра-

ничивают въезд грузового автотранспорта в центральную часть города, ре-

монтируют и реконструируют проезжую часть, предъявляют повышенные тре-

бования к работе автотранспортных двигателей и качеству топлива.

Большое значение для улучшения экологического состояния воздушного

бассейна имеет отказ от использования угля в городских котельных, тепло-

электроцентралях и перевод их на природный газ. Газификация и теплоснаб-

жение жилого фонда и прекращение использования твердого топлива в быту

также способствуют оздоровлению воздушного бассейна города.

Исключительная роль в формировании экологически благоприятной го-

родской среды принадлежит зеленым насаждениям. В городах Украины их

площадь занимает от 15—20% до 50—60% городской территории. Важное эко-

логическое и рекреационное значение имеют зеленые пояса вокруг городов.

Экология города

Таким образом, городское хозяйство является исключительно важным

многофункциональным инструментом, направленным на обеспечение эко-

логически благоприятной среды обитания горожан.

1.4. Ресурсопотребление городов

Ускорение процесса урбанизации сопровождается нарастанием потреб-

ления природных ресурсов. Растущим городам требуется все больше продук-

тов питания, воды и энергии.

Потребности современного города обширны, и прежде всего ему нужна

территория. Город отбирает ее у природы путем переустройства естествен-

ных ландшафтов, строительства жилых массивов, прокладки улиц и магист-

ралей, сооружения аэропортов, вокзалов и т.д. Это сопровождается вырубкой

лесов, засыпкой болот и оврагов, регулированием стока рек, созданием водо-

хранилищ. Ориентировочно площадь города с населением 1 млн человек со-

ставляет 200 км

Естественной потребностью людей является воздух. Город с населением

1 млн человек нуждается примерно в 3 млн т кислорода в год. Поступление

его в атмосферу осуществляется за счет фотосинтеза, осуществляемого фито-

планктоном Мирового океана и массивами лесов. Даже при интенсивном

озеленении городской территории и наличии собственных водных объектов

городские возможности воспроизводства кислорода существенно ниже по-

требности, которая может быть покрыта лишь за счет растительности и вод-

ной поверхности неурбанизированных пространств, общая площадь которых

в 20—30 раз превышает городскую территорию.

Потребность миллионного города в воде оценивается в 400—500 млн

/год. На территории города не может сформироваться такое количество

поверхностного стока, а запасов подземных вод, как правило, недостаточ-

но. Естественно, что город получает воду из рек, водохранилищ и озер,

водосборный бассейн которых в несколько раз превышает его собствен-

ную территорию.

Миллионный город нуждается в больших количествах пищи. Суточная

потребность человека в ней составляет от 1 до 2 кг. Для города в 1 млн

жителей необходимо ежедневно завозить и производить на месте около

2 тыс. т продовольствия, или 35 железнодорожных вагонов в день. Для про-

изводства такого количества пищи необходимо, в зависимости от качества

питания и плодородия почв, в среднем около 0,2 га сельскохозяйственных

земель на человека, или около 2 тыс. км

для миллиона горожан, что на

порядок превышает площадь самого города.

Город нуждается в значительном количестве энергии. Ориентировочно эта

потребность может быть оценена в 10 кг условного топлива на человека в

сутки, т.е. для миллионного города — 10 тыс. т, или более 150 вагонов услов-

ного топлива ежедневно. Установлено, что рост потребления энергии на про-

изводственные и коммунальные нужды опережает рост городского населения

Раздел 1. Город и городская среда

и составляет 5—6% в год. Резкий подъем в потреблении энергии совпадает с

пиком урбанизации. Основные источники энергии для города — это тепло-

вые, атомные и гидравлические электростанции. Первые две группы станций

обеспечивают базисную (дневную) потребность города в электроэнергии, а

гидравлические — вечернюю и утреннюю (пиковую) потребность. Однако

ресурсы невозобновляемых (уголь, газ, нефть) и возобновляемых (вода) ис-

точников энергии не безграничны. К концу XX столетия стало очевидным,

что запасы традиционных источников энергии приближаются к исчерпанию,

и для выхода из грядущего глобального энергетического кризиса человече-

ству придется решать проблему освоения новых видов энергии. При этом

должен учитываться опыт, приобретаемый человечеством на путях выхода из

современного экологического кризиса. Это значит, что поиск и разработка

новых технологий получения энергии должны вестись с соблюдением требо-

ваний защиты окружающей природной среды.

Современный город нуждается в рекреационных ресурсах, т.е. местах и

сооружениях для отдыха горожан. Внутренние рекреационные возможности

города в виде пригородных зеленых зон, скверов, парков, водоемов составля-

ют в разных городах, по имеющимся оценкам, от 10—15% до 50—60% его

общей территории. Однако этой площади совершенно недостаточно для рек-

реации. По современным представлениям (Кучерявый, 1999), площадь рек-

реационных зон должна в 5—10 раз превышать собственную территорию го-

рода. Обычно это комплексная зеленая зона города.

Таким образом, территория, обеспечивающая минимально необходимые

потребности миллионного города в воздухе в 20, а в воде, пище и рекреации

в 10 раз превышает территорию самого города.

Удовлетворение запросов растущих городов в воде, пище, энергии, рек-

реации и других ресурсах потребует в ближайшие годы качественного изме-

нения технологий их получения и использования. Это относится в первую

очередь к сокращению забора воды из природных источников путем сниже-

ния водопотребления производств и увеличения повторного использования

воды, снижению удельной энергоемкости во всех сферах человеческой дея-

тельности, повышению урожайности сельскохозяйственных угодий и рекуль-

тивации, развитию новых форм рекреации и формированию психологии жизни

"без излишеств". Такое направление технологического и социального разви-

тия общества диктуется ресурсными ограничениями нашей планеты.

Контрольные вопросы

1. Что такое город? Как бы вы могли определить город?

2. Современные тенденции мировой урбанизации.

3. Тенденции изменения природной и социальной подсистем города в процессе промыш-

ленной революции.

4. Типичные черты урбанизации XX в.

5. Какие факторы влияют на размещение городов? Покажите их действие на примерах

различных городов.

Экология города

6. Как классифицируются города?

7. Какая классификация городов используется в Украине?

8. Понятие и составляющие урбогеосоциосистемы.

9. Тенденции и резервы развития урбанизации.

10. Структура городского хозяйства.

11. Урбоэкология как наука — цели, задачи, предмет исследования.

Рекомендуемая литература

Голубець М.А. Урбашзашя, п сошальна суть та еколопчш наслщки//Урбашзащя як

фактор змш бюгеоценотичного покриву/Редкол.: М.А.Голубець (вщп. ред.) та iH.

— JlbBie: Академ1чний експрес, 1994. — С.З—5.

Кучерявый В.П. Урбоеколопя. — JlbBie: CeiT, 1999. — 346 с.

Мильков Ф.Н. Общее землеведение. — М.: Высш. шк., 1990. — С. 141—234.

Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир. — Т.2. — Пер. с англ. — М.:

Мир, 1993. - С. 199-230.

Перцик Е.Н. География городов (геоурбанистика). — М.: Высш. шк., 1991. — 319 с.

Розенберг Г. С. Комплексный анализ урбоэкологических систем (на примере городов

Самарской области)//Экология. — 1993. — № 4. — С. 13—19.

Раздел 2

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СРЕДА ГОРОДА

Геологические факторы — формы рельефа, качество почв, свойства горных

пород, наличие полезных ископаемых, а также экзогенные и эндогенные про-

цессы влияют на выбор места заложения города и его последующую судьбу.

С усовершенствованием технической вооруженности человека влияние

хозяйственной деятельности на геологическую среду возрастает. Эффекты ан-

тропогенного воздействия на геологическую среду имеют тенденцию к куму-

ляции. Активизация опасных геологических процессов в городах Украины,

обусловленная техногенной деятельностью человека, привела к ряду катаст-

рофических последствий. Огромный экономический ущерб, связанный с этим,

и сопутствующие им человеческие жертвы свидетельствуют о необходимости

особого внимания к эколого-геологическим факторам при хозяйственном ос-

воении территорий.

2.1. Антропогенные изменения рельефа

В процессе урбанизации рельеф осваиваемой территории подвергается

преобразованиям в соответствии с потребностями определенного этапа раз-

вития города.

Сравнение нескольких временных срезов рельефа одного и того же участка

городской территории позволяет установить происшедшие за определенный

исторический период существенные преобразования: исчезновение озера или

речной протоки, оврагов и балок, спрямление русла реки или появление но-

вого водоема, изменения высотных отметок отдельных точек территории.

Основной тенденцией в изменении городского рельефа можно считать

его выравнивание, связанное с планировкой территории в процессе подго-

товки площадок под строительство.

Отрицательные формы рельефа антропогенного происхождения представ-

лены выемками, образующимися при прокладке транспортных магистралей,

строительными котлованами и карьерами по разработке полезных ископае-

мых, чаще всего строительных материалов. Отработанные карьеры при нали-

чии в составе пород основания водоупорных слоев наполняются водой и пос-

ле соответствующих рекультивационных работ могут быть преобразованы в

участки рекреации.

Появление в городах вновь образованных положительных форм рельефа

может быть связано с возведением насыпей при прокладке транспортных

магистралей. В городах, являющихся центрами добывающей или металлурги-

ческой промышленности, формируются положительные формы рельефа в

результате накопления твердых отходов в виде высоких отвалов конусовид-

ной, гребневидной или платообразной формы.

Экология города

После проведения необходимых рекультивационных работ, включающих

озеленение, эти отвалы могут стать своеобразными элементами городского

ландшафта. Примеры подобного ландшафтного решения можно найти в угле-

добывающих районах Германии или Донецкого угольного бассейна в Украине.

В настоящее время в связи с дефицитом свободных земель на территории

городов, ростом их населения, расширением транспортных сетей и инженер-

ных коммуникаций определилась тенденция заглубления городских строе-

ний ниже отметки поверхности земли. В Москве, Нью-Йорке, Париже, Пра-

ге под землей расположены современные торговые комплексы и концертные

залы, подземные гаражи и складские помещения. Возможности использова-

ния подземного пространства весьма широки.

Подземные сооружения в зависимости от назначения и характера исполь-

зования включают следующие основные группы:

• транспортные (пешеходные и транспортные тоннели, автостоянки и

гаражи, станции метрополитена);

• предприятия торговли, коммунально-бытового обслуживания, связи,

объекты складского хозяйства, в том числе холодильники;

• зрелищные, административные, спортивные сооружения;

• объекты городской инженерной сети (трубопроводы тепло-, водо-, га-

зоснабжения и канализации, кабели различного назначения и т.д.);

• отдельные цеха, лаборатории и производства.

Глубина заложения городских подземных сооружений достигает 40 и бо-

лее метров.

В некоторых городах использование подземного пространства связано с

наличием выработок, оставшихся после извлечения полезных ископаемых

(Артемовск, Одесса, Солотвино и др.).

Влияние процессов современного рельефообразования на территории

городов неоднозначно. Уменьшение крутизны склонов и перепада высот бла-

годаря засыпке балок и оврагов, планировке и намыву площадок под строи-

тельство снижает энергию склоновых и эрозионных процессов. С другой сто-

роны, при этом уменьшаются дренирующие возможности территории, изме-

няются естественные области разгрузки подземных вод, что приводит к

формированию верховодки на местных водоупорах, повышению уровня грун-

товых вод, а нередко и к подтоплению территории. Кроме того, засыпанные

понижения рельефа могут включать старые свалки, содержащие токсичные

отходы. Такие участки должны выявляться и учитываться для последующей

локализации и обезвреживания.

2.2. Почвы городских территорий*

Разнообразие природных условий на Земле привело к формированию не-

однородного почвенного покрова с определенной закономерностью смены типа

почв по природным зонам и в связи с высотной зональностью. В любой точке