Текст книги "Экологические особенности городской среды"

1.2 Урбоэкосистемы (городские экосистемы)

Урбоэкосистема (городская экосистема) – это пространственно ограниченная природно-техногенная система, сложный комплекс взаимосвязанных обменом вещества и энергии автономных живых организмов, абиотических элементов, природных и техногенных, создающих городскую среду жизни человека, отвечающую его биологическим, психологическим, этническим, трудовым, экономическим и социальным потребностям.

Урбоэкосистема – это неустойчивая природно-антропогенная система, состоящая из архитектурно-строительных объектов и резко нарушенных естественных экосистем. И если первые обеспечивают в той или иной степени комфорт жизни современного горожанина, то вторые, напротив, снижают ее качество.

Городская экосистема состоит из взаимосвязанных и взаимопроникающих подсистем (сред): квазиприродной (преобразованной географической среды), ландшафтно-архитектурной, социально-экономической, общественнопроизводственной. Связь между ними столь велика, что практически ни одна из них в отдельности не может выполнять свои функции, и в то же время отсутствие одной из подсистем влечет разрушение урбоэкосистемы в целом. Город – это природноантропогенная система основным системообразующими факторами которой является человек (он сам и все виды деятельности, осуществляемой в пределах городской территории) и природная среда (рельеф, геология, климат, воды). Взаимодействие этих двух факторов и создает специфическую урбоэкосистему и присущую ей специфическую природно-антропогенную городскую среду. Природные процессы в среде, где возник и развивается город, протекают под его сильным влиянием.

Компонентами городской среды города является атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды, почвы, грунты, солнечный свет. Это компоненты среды обитания, без которых жизнь человека и других организмов невозможна.

К природно-антропогенным объектам относятся городские леса, парки, сады, озелененные территории жилых и промышленных районов, бульвары, скверы, защитные зоны, каналы, водохранилища и т.д. Природными объектами города являются памятники природы. Природно-антропогенные и природные объекты вместе с компонентами природной среды образуют природную среду города, которая является важнейшей составляющей городской среды.

Среда, окружающая горожанина – это совокупность абиотической и социальной сред, совместно и непосредственно оказывающих влияние на людей и их хозяйство. Одновременно ее можно делить на собственно природную среду, и преобразованную человеком природную среду. В целом же среда городская и населенных пунктов городского типа – это часть техносферы, т.е. биосферы, коренным образом преобразованной человеком в технические и техногенные объекты.

Наряду с наземной частью ландшафта в орбиту хозяйственной деятельности человека попадает и поверхностная часть литосферы, которую принято называть геологической средой. К ней относят горные породы и подземные воды, на которые оказывает воздействие деятельность человека.

На городских территориях, в урбоэкосистемах, можно выделить группу систем, отражающую всю сложность взаимодействия зданий и сооружений с окружающей средой, которые называют природно-техническими системами.

Таким образом, урбоэкосистемы – это средоточение населения, жилых и промышленных зданий и сооружений. Их существование зависит от энергии горючих ископаемых и атомно – энергетического сырья, искусственно регулируется и поддерживается человеком. Именно здесь наибольшая плотность населения и искусственная среда угрожают не только здоровью человека, но и выживанию всего человечества. Здоровье человека – индикатор качества такой среды.

Город – это неравновесная система. Состояние неравновесности определяется масштабом антропогенных нагрузок города на окружающую среду. Показателями антропогенных нагрузок являются: плотность населения, площадь застроенных и замощенных территорий, нагрузки от тяжести зданий и сооружений, объемы промышленного производства, уровень автомобилизации и т.п.

Экологическое равновесие – это динамическое состояние природной среды, при котором она устойчиво функционирует. При этом основными функциями природной среды будут функции самовосстановления и самоочищения. Экологическое равновесие населенных мест сохраняется при допустимых антропогенных нагрузках, не превышающих емкость территории.

Емкость территории – это количественно выраженная способность ландшафта удовлетворять потребности населения данной территории без нарушения экологического равновесия. Выделяют потребности в площадях для строительства, в воде, в рекреационных ресурсах и т.п. Показателем, характеризующим потребности населения, является демографическая емкость.

Демографическая емкость – это максимальное количество жителей, которое может проживать в границах района, при условии обеспечения потребностей населения и сохранения экологического равновесия.

Характеристиками функционирования природной среды, определяющими экологическое равновесие, являются: репродуктивная способность территории, ее экологическая емкость, геохимическая и биохимическая активность, устойчивость территорий к физическим нагрузкам. Эти характеристики выражаются количественными показателями:

– репродуктивная способность территории – это способность территории воспроизводить основные компоненты природной среды: кислород атмосферного воздуха, воду, почвенно-растительный покров;

– экологическая емкость территории определяется как плотность биомассы представителей животного и растительного мира на единицу территории, с учетом оптимального состава и численности для данного природно-географического района. Экосистема тем устойчивее к неблагоприятным антропогенным воздействиям, чем полноценнее ее видовой состав, то есть чем больше ее биоразнообразие;

– геохимическая активность территории – это способность территории перерабатывать и выводить за свои пределы продукты техногенной деятельности – загрязняющие вещества;

– биохимическая активность территории обусловлена ее способностью биологически перерабатывать органические загрязнения и нейтрализовать вредные воздействия неорганических загрязняющих веществ;

– устойчивость территории к физическим нагрузкам характеризует сопротивляемость ландшафта к физическим антропогенным нагрузкам (воздействие застройки, транспорта, инженерной инфраструктуры, рекреационных зон).

Считается, что территория находится в состоянии полного экологического равновесия, если природная среда обеспечивает воспроизводство своих компонентов, фито– и зоомассы этих территорий сбалансированы и сложившееся биоразнообразие сохранено, степень геохимической активности ландшафтов и степень биохимической активности экосистем соответствуют уровню антропогенных загрязнений, а уровень физической устойчивости ландшафтов соответствует силе техногенных нагрузок. Полное экологическое равновесие зависит от климатических и гидрологических условий местности, лесистости, хозяйственного освоения территории.

Полное экологическое равновесие освоенных территорий не всегда достижимо. Поэтому кроме полного различают условное и относительное экологическое равновесие территорий. При условном экологическом равновесии компоненты природной среды не воспроизводятся в полной мере. При относительном экологическом равновесии не соблюдаются как условия воспроизводимости компонентов природной среды, так и условия баланса биомассы; при этом геохимическая, биохимическая активность, а также физическая устойчивость территории соответствуют антропогенным воздействиям.

Экосистемы малых городов могут находиться в состоянии относительного экологического равновесия. Однако экосистема большого города от состояния экологического равновесия далека. Природно-антропогенные и природные объекты плотно застроенного и замощенного асфальтом города воспроизвести компоненты природной среды не могут. Баланс биомассы в городе нарушен. Геохимическая и биохимическая активность территорий больших городов также оказываются недостаточными для нейтрализации загрязнений окружающей среды. Устойчивость городских территорий нарушается под воздействием физических антропогенных нагрузок. Плотность населения большого города намного превышает демографическую емкость его территории.

Приблизить городскую экосистему к состоянию экологического равновесия можно, увеличивая площади естественных ландшафтов и озелененных территорий города, а также снижая антропогенные нагрузки. Для этого используется комплекс природоохранных мероприятий по снижению негативного воздействия хозяйственной деятельности на окружающую среду.

1.3 Принципы устойчивого развития городов

Устойчивое развитие городских поселений – это развитие территорий, в том числе городов, при осуществлении градостроительной деятельности в целях обеспечения градостроительными средствами благоприятных условий жизнедеятельности человека, ограничение вредного воздействия хозяйственной деятельности на окружающую среду и обеспечение охраны и рационального использования природных ресурсов в интересах настоящего и будущего поколений. Устойчивое развитие городов предполагает решение социальноэкономических задач общества и в первую очередь обеспечение населения жильем. Создание благоприятных условий жилой среды включает эффективное функционирование систем жизнеобеспечения города.

За годы социально-экономической реформы принято несколько десятков законодательных и нормативных актов, относящихся к жилищной сфере и оказавших существенное влияние на развитие городских поселений. Новые социально-экономические условия характеризуются многообразием форм собственности и особыми интересами различных социальных групп населения.

Каковы тенденции устойчивого развития городов России в настоящее время? Во многих городах наметилась реконструкция старозастроенных районов, часто центральных. Города России переходят от политики застройки свободных территорий на окраинах к комплексной реконструкции освоенных территорий. Это позволяет улучшить структуру землепользования, инженерной, транспортной и социальной инфраструктур.

К социальному аспекту устойчивого развития городов относится сохранение историко-архитектурного потенциала страны. Основой устойчивого развития городов является создание благоприятных условий проживания населения. Осуществляемые программы по улучшению экологической обстановки в городах направлены в основном на снижение загрязнения и деградации природных компонентов окружающей среды за счет перепрофилирования и выноса вредных производств, совершенствования системы управления промышленными и бытовыми отходами, восстановления городских рекреационных объектов и др. мероприятий. Наряду с этим, мощное воздействие на условия проживания окажет решение проблем в сфере жилищно-коммунального хозяйства. Это обеспечение населения санитарными нормами жилья, приемлемым тепловым, воздушным и акустическим комфортом, а также обеспечение энергосбережения в жилых зданиях. Устойчивое развитие городов предполагает охрану окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. Указанные проблемы решаются в ходе проведения природоохранных мероприятий, в том числе градостроительными средствами.

Охрана городской среды в аспекте устойчивого развития городов осуществляется в процессе градостроительной деятельности с учетом экологических приоритетов. Направления этого вида градостроительной деятельности включает в себя:

– включение в планировочную структуру города природных ландшафтов – гор, водоемов, лесопарков;

– установление баланса между урбанизированными и природными площадями территории города;

– увеличение площади зеленых насаждений общего пользования за счет городских лесов и лесопарков;

– формирование озелененных санитарно-защитных зон между жилыми районами и промышленными предприятиями с учетом данных о фактическом загрязнении окружающей среды;

– вынос из жилых районов предприятий с вредными и опасными производствами;

– строительство окружных автомобильных дорог, скоростных магистралей для уменьшения транспортных потоков в черте города;

– строительство набережных, организация рекреационных зон на берегах водоемов и водотоков;

– освоение подземного пространства – строительство метрополитена;

– строительство природоохранных объектов;

– проведение экологического мониторинга окружающей природной среды, а также целого комплекса мероприятий природоохранного значения.

Благоприятные условия проживания населения обеспечиваются экологическим благополучием городской среды. Последнее можно оценить с помощью медико-демографических и гигиенических показателей. Основные показатели:

– отношение средней продолжительности жизни к нормативу (величина показателя в цивилизованных странах – 1,0; пороговая – 0,9);

– для мужчин средняя продолжительность жизни – 64 года, для женщин – 74 года, населения в целом по России – 67,5 лет (европейский ориентир – (895) лет);

– интегральный показатель здоровья населения;

– доля выявленных инфекционных больных и бациллоносителей инфекционных болезней в общей численности населения (фактическая величина для цивилизованных стран – 0, 01, пороговая – 0,1);

– суммарный коэффициент рождаемости (количество детей на одну женщину) для обеспечения воспроизводства должен быть равен 2,1 – 2,2.

Благополучие населения определяется также его уровнем жизни, обусловленным экономическими факторами. Основные показатели уровня жизни: среднемесячный, среднедушевой доход, соотношение среднедушевого дохода наиболее малообеспеченных и наиболее высокообеспеченных слоев населения, стабилизация безработицы, отношение расходов на социальные программы к валовому внутреннему продукту (ВВП). Устойчивое развитие городов возможно только при согласованном решении экологических и экономических задач.

Комплексная оценка уровня экологического благополучия городской среды проводится по совокупности медико-демографических, санитарно-гигиенических и экономических показателей. Учитывается качественное состояние здоровья населения, природной и искусственной среды. Существуют два варианта оценки: определение бального показателя экологического благополучия и расчет индекса устойчивого развития города.

Для определения бального показателя выделяют семь ступеней экологического состояния городской среды, каждая из которых характеризуется суммой балов. Все ступени образуют так называемую «экологическую пирамиду»:

– краховое состояние – массовые смертельные исходы среди населения, невосстанавливаемые поражения природной среды и разрушения функциональной и композиционной систем организации городской среды;

– катастрофическое состояние – массовые заболевания населения, крупные поражения природной среды в масштабах города и региона, разрушения функциональной и композиционной систем с возможным их восстановлением;

– кризисное состояние – сигнальные случаи заболевания населения, очаговые поражения природных ресурсов, нарушения требований градостроительных СНиПов и принципов композиции, затрудняющих реализацию функциональноутилитарных и художественно-эстетических потребностей человека;

– допустимое состояние – отступления от нормы, не приводящие к заметным отклонениям в здоровье человека и в природной среде, отклонения от требований СНиПов и принципов композиции не вызывают художественно-эстетического и психологического дискомфорта;

– нормативное состояние – соответствие санитарно-гигиеническим требованиям, на природную среду не оказывается больших антропогенных нагрузок, нормальное функционирование человеческого организма, флоры и фауны, соблюдение градостроительных СНиПов, принципов и правил композиции;

– оптимальное состояние – учет индивидуальных потребностей человека, соответствие функциональной и композиционной организации искусственной среды местным природным условиям, потребностям конкретных социальных групп;

– гармоническое состояние – совершенство и упорядоченность экологических, функциональных и эстетических отношений между населением, природной и архитектурной средой.

Отдельные зоны города характеризует бальный показатель, установленный в соответствии со степенями экологического состояния среды. Уровень экологического благополучия городской среды в целом оценивается в сумме баллов всех зон города с учетом весовых коэффициентов, установленных экспертной оценкой.

Расчет индекса устойчивого развития города проводится по формуле:

где n – число показателей;

Р_ср – средний или фактический показатель;

Р_н – нормативный показатель;

К_i – весовой коэффициент i-го показателя.

В качестве показателей рекомендуется рассматривать степень загрязнений атмосферного воздуха, воды, почвы, растительности, среднюю продолжительность жизни, уровень среднедушевого дохода населения, отношение расходов на социальные программы к ВВП. По значениям бального показателя и индекса устойчивого развития анализируется динамика изменения качества городской среды. Устойчивость и развитие городской среды предполагают повышение уровня экологического баланса населения.

Пути устойчивого развития городов определяются современной градостроительной и природоохранной политикой России. Документами, в которых указаны направления и планомерные действия по улучшению состояния городской среды, являются стратегический и генеральный планы города. Стратегия развития города через его генеральный план позволяет выявить первоочередные задачи улучшения состояния городской среды, сопоставить их с ресурсными возможностями территории и экономическими возможностями их реализации.

1.4 Ландшафт города и функциональное зонирование поверхностной территории города

Под ландшафтом понимают природный географический комплекс, в котором все основные компоненты: климат, рельеф, воды, почвы, растительность и животный мир находятся в сложном взаимодействии и взаимообусловленности, образуя однородную по условиям развития единую неразрывную систему.

В зависимости от происхождения различают ландшафт: природный (сформирован исключительно под влиянием природных факторов и не затронут хозяйственной деятельностью), геохимический (участок поверхности с единым составом и количеством химических элементов), болотный, сельскохозяйственный, антропогенный и др.

Ландшафт антропогенный – ландшафт, преобразованный хозяйственной деятельностью человека настолько, что изменена связь природных компонентов в степени, ведущей к сложению нового по сравнению с ранее существующим на этом месте природным комплексом. В отличие от естественных ландшафтов, где природные процессы саморегулируются, развитие антропогенных ландшафтов контролируется и направляется человеком. Основными элементами и факторами, образующими структуру ландшафтов в городе, становится улично-дорожная сеть и инженерные коммуникации. Они определяют как направленность, так и интенсивность основных потоков вещества и энергии.

По степени урбанизированности ландшафт города группируют следующим образом:

– типично городские ландшафты (обычно это центральные районы крупных городов);

– городские ландшафты с включением элементов природы;

– природные ландшафты с включением искусственно созданных элементов;

– природные ландшафты.

В зависимости от экологической и функциональной структуры города выделяют восемь видов ландшафтов:

а) урбанизированные – определяют основные черты лица города; состоят из жилой застройки, промышленных территорий, транспортных коммуникаций, зеленых массивов, значительная часть которых приобрела облик садово-парковых ландшафтов;

б) индустриальные – промышленные образования с выраженным силуэтом, занимающие значительные территории;

в) коммуникации ленточные – антропогенные образования, представленные не только лентой железной или автодороги, но и прилегающими к ним придорожным полосам;

г) девастированные – появляются как результат горнодобывающей и другой хозяйственной деятельности, ведущей к снятию растительного покрова, почвы и образованию карьеров с оголенной горной породой; они подлежат плановой рекультивации с дальнейшим использованием земель для лесного и сельского хозяйства или создания рекреационных объектов;

д) агрокультурные – ландшафты сельских поселений (пригородные деревни, села, хутора), производственных зон совхозов и колхозов, фермерских хозяйств, пашен, лугов, садов;

е) лесохозяйственные – природные лесохозяйственные угодья, чаще приобретающие облик рекреационных;

ж) гидроморфные – водные пространства, имеющие разное функциональное назначение;

з) рекреационные – относительно новый тип ландшафтов для отдыха городского населения.

Все перечисленные ландшафты взаимосвязываются посредством комплексного ландшафтного планирования, которое предполагает тесное сотрудничество всех отраслей хозяйства, принимающих участие в землепользовании и организации территории.

Структура планировки современных городов сложна и многообразна. Но в ней выделяют следующие функциональные зоны: центральную, промышленную, жилую, санитарно-защитную, внешнего транспорта, коммунально-складскую, зону отдыха.

Центральная зона города включает в себя, кроме исторического ядра, ближайшую к нему застроенную территорию. С момента своего создания эта зона существенно трансформировалась, расширилась, но в значительной мере еще сохраняет старую планировку и исторически ценные здания.

Промышленная зона предназначается для размещения промышленных предприятий и связанными с ними объектов. Эта зона является основным источником загрязнения окружающей среды. Для улучшения процессов рассеивания газообразных выбросов в атмосферу предприятия располагают на более высоких отметках местности, увеличивая тем самым фактическую высоту выброса. Наоборот, предприятия с загрязненными промышленными площадками во избежание смыва загрязнений ливневыми водами на жилую территорию должны размещаться на более низких отметках, чем жилая территория и зона отдыха.

Санитарно-защитная зона предназначена для уменьшения отрицательного влияния промышленных и транспортных объектов на население. Организация санитарно-защитных зон не исключает необходимости оборудования предприятий очистными сооружениями, а является всего лишь дополнительным мероприятием борьбы с загрязнением городской среды.

Жилая (селитебная) зона предназначена для размещения жилых районов, общественных центров, зеленых насаждений. В ней запрещено строительство промышленных, транспортных и иных предприятий, загрязняющих окружающих человека среду.

Коммунально-складская зона предназначена для размещения торговых складов, складов для хранения овощей и фруктов, предприятий по обслуживанию транспорта (депо, автопарки), предприятий бытового обслуживания. Коммунальноскладскую зону размещают вне жилой территории.

Зона внешнего транспорта служит для размещения транспортных коммуникаций пассажирских и грузовых железнодорожных станций, портов, пристаней и др. Жилую застройку городов и других населенных пунктов рекомендуется отделять от железнодорожных линий санитарно-защитной зоной шириной 100 м, считая от оси крайнего железнодорожного пути. При размещении железнодорожной линии в выемке санитарно-защитная зона может быть уменьшена. Зона отдыха включает городские и районные парки, лесопарки, спортивные комплексы, пляжи, дачные поселки, курорты, места туризма. Лесопарковая зона, городские и другие участки территории, отведенные и специально приспособленные для отдыха людей, называют рекреационными зонами.

Пригородная зона обеспечивает город необходимыми для его жизнедеятельности природными ресурсами, прежде всего водными, и служит местом производства малотранспортабельной и скоропортящейся сельскохозяйственной продукции. Она часто становится поставщиком для строек города строительных материалов из добываемых здесь же глины, песка, гравия, известняка, если такое производство не вступает в резкое противоречие с требованиями охраны ОС. Пригородная зона служит и зоной отдыха. В пределах пригородной зоны размещаются многие объекты жилищно-коммунального комплекса (водопроводные станции, полигоны для захоронения отходов, мусороперерабатывающие заводы, тепловые электростанции). Здесь же обычно располагаются наиболее сложные и емкие по территории транспортные устройства и системы (аэропорты, сортировочные и грузовые станции, грузовые речные порты). Радиус пригородной зоны больших городов составляет: для города числом жителей от 0,1 до 0,5 миллионов – от 20 до 25 км; от 0,5 до 1миллионов – от 25 до 30 км; свыше 1 миллиона – 35 км.