Градостроительная экология _ Маслов Н.В

химически активных веществ (гербицидов и минеральных удобрений, тяжелых металлов и их оксидов, а также других производственных отходов).

Способы хранения и утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) оказывают значительное влияние на геохимическое состояние почв. Складирование ТБО на площадках, оборудованных без должного соблюдения экологических требований и без предварительной переработки, повышает риск «заражения» поверхности земли токсичными химическими веществами. О масштабности проблемы можно судить по тому, что в мире ежегодно образуется около 1 млрд. т бытового мусора. В его составе с каждым годом обнаруживают все больше компонентов синтетического происхождения, которые практически не расщепляются естественным путем, а накапливаются в окружающей среде.

Серьезную экологическую опасность для почв и грунтов представляют твердые производственные отходы (ТПО). Их объем в несколько раз превышает объемы ТБО. Свалки, полигоны, хвостохранилища и терриконы занимают значительные площади и несут в себе значительный экологический риск.

Представить характер геохимического засорения литосферы можно, рассмотрев данные табл. 2.1. В ней приведены источники загрязнения и наиболее распространенные группы химических элементов, выделяемых этими источниками.

Геоморфологические условия и, в частности, техногенные изменения природного ландшафта на территории, нужно выделить в отдельную проблему. Для градостроительной экологии имеют значение особенности форм рельефа, крутизна и незыблемость откосов, рукотворные изменения поверхности земли. Терриконы пустой породы при угольных шахтах, ка-

22

рьеры в местах добычи полезных ископаемых открытым способом, провалы и прогибы на поверхности земли, образовавшиеся в результате обрушения крыши подземных выработок, весьма существенно меняют рельеф местности.

На дневной поверхности таких рукотворных насыпей и выемок, существующих многие годы, не образуется почвенный покров. В результате возникают так называемые «лунные ландшафты», создающие негативный «психологический климат», отрицательно влияющий на людей.

Геохимические аномалии в литосфере отражают на картах. По степени геохимического загрязнения территории делят на три группы: с высокой, средней и низкой степенью загрязнения.

Геологические и гидрогеологические условия нарушаются в результа-

те градостроительной деятельности на многих территориях. Возникают геолого-динамические процессы, которые чреваты не только нарушением рельефа, но могут привести к катастрофам. К числу этих процессов относят такие, как просадки и провалы, карстовые явления и суффозионные процессы, оползни и оврагообразование.

Просадки могут быть следствием рукотворного нарушения природного гидрогеологического баланса. Они возникают, например, при неумеренном заборе из подземных горизонтов воды для бытовых и хозяйственных нужд.

Провалы часто возникают на подработанных шахтами и другими подземными выработками территориях. В мире имеют место случаи, когда в провалы, образовавшиеся над неправильно законсервированными шахтами, оседали целые населенные пункты.

Карстованию подвержены территории около 400 городов России. Карстовые провалы возникают в результате движения подземных вод в известняках и других нестойких породах, например таких, как гипс, доломит или соли, фильтрационно выносимые водой из толщи пласта. В городах этот процесс чаще всего является следствием техногенного нарушения водоупорных пород выработками, буровыми и свайными скважинами. Через них вода проникает в карстовые породы.

Карстовые нарушения распространены неравномерно. Каналы в породах приобретают причудливые формы, и их трассы трудно проследить геологическими изысканиями. Поэтому никогда нельзя быть уверенным, что под любым участком земли, расположенным в карстовой области, нет скрытых пустот, иногда заглубленных на 70—80 м.

Суффозионные процессы характерны для наносных мелкозернистых грунтов. Вода, попадающая вследствие техногенного нарушения геологического строения на местности и движущаяся с высокой скоростью, вы-

23

мывает из них мелкие частицы, и грунты теряют часть своей прочности. Возможны просадки лессовидных грунтов, сложенных из принесен-

ных ветром мельчайших обломков кварца, полевого шпата, кальция и слюды. В сухом состоянии лесс обладает значительной прочностью, но при увлажнении утрачивает значительную ее часть, поскольку вода, как правило, нарушает сцепление частиц и пористую структуру отложений. Возникает процесс прогрессирующего разрушения, приводящий к значительным просадкам породы, составляющим до 10% мощности слоя. Известны случаи понижения уровня дневной поверхности из-за описываемого явления, достигающие 4,5 м.

Не менее опасны оползневые явления, часто протекающие в результате техногенной деятельности в городах, нарушения природного состояния геологических пород. Предотвращение оползней — одна из важнейших экологических задач градостроительства, тем более что в России территории около 200 городов подвержены этому явлению.

Сползание геологических пород характерно для крутых склонов, где поверхность имеет уклон более 30%, но сползают и так называемые подошвенные слои на почти горизонтальном рельефе. Такой оползень наблюдали в Подмосковье у рек Пахры и Москвы при уклоне всего 18%. Аналогичный оползень имел место в Англии.

Причины сползания и оплыва пород разнообразны, но не последнее место занимают подгрузка склонов застройкой и другая человеческая деятельность, например подработка склонов. Подтопление подземными водами и увлажнение поверхностными являются катализатором оползней, поэтому не случайно рельеф нарушается у рек, крупных водоемов и морей. Обычно сползают наносные породы, но есть примеры, хотя и довольно редкие, оползней в твердых, например известняках.

Овраги образуются за счет струйчатой эрозии, вызванной периодическим действием водных потоков, образующихся во время таяния снега или обильных дождей. Рукотворное изменение системы поверхностных водотоков и уничтожение растительности на склонах усугубляет процессы оврагообразования.

Появление оврагов — довольно длительный процесс. Сначала на местности появляются вытянутые в сторону стока промоины, называемые депрессиями рельефа. Потом они углубляются и принимают различные формы. Образуются боковые ответвления — отвершки, представляющие собой маленькие овражки. Овраги могут быть также следствием динамичных сдвигов рельефа и сползания откосов.

Подтопление территорий, как правило, является следствием человеческой деятельности. Гидрогеологический режим изменяется при ликви-

24

дации болот, этого естественного испарителя грунтовых вод. Поэтому засыпкой болота стимулируется нарушение режимов испарения и естественного водообмена на прилегающей территории.

Большие заасфальтированные площади, засыпанные овраги и балки также изменяют природные условия испарения влаги и движения фильтрационных стоков на местности. В этих случаях возможно не только повышение уровня грунтовых вод. Стоки, загрязненные выбросами автомобильного транспорта и жидкими отходами производств, попадают в эти воды и делают их токсичными. Такое загрязнение влечет за собой последствия. Во-первых, подземные воды становятся непригодными для использования в бытовых и хозяйственных целях. Во-вторых, загрязненные верховодки препятствуют озеленению территорий, так как деревья гибнут изза солей, содержащихся в почве. В-третьих, воды глубоких водоносных слоев становятся агрессивными для подземных коммуникаций и геологических пород, увеличивают скорость их разрушения, что может привести к выходу из строя инженерных систем, просадкам и провалам поверхности на больших территориях.

На территориях, инженерно благоустроенных много лет назад, возникает другая проблема. Длительная эксплуатация подземных водопроводящих инженерных сетей без должного профилактического ремонта и вследствие этого в значительной степени изношенных создает крайне неблагоприятную экологическую ситуацию. До 20% транспортируемой жидкости попадает в грунты и вызывает не только повышение уровня подземных вод. Канализуемые стоки становятся агрессивными к окружающей геологической среде, засоряют грунты и почвы токсичными веществами.

Геофизические нарушения литосферы отражают на картах территорий. По степени геологического риска их делят на четыре группы: чрезвычайно опасные весьма опасные, опасные и малоопасные. На рис. 2.1 показан план экономического района, где выделены зоны различной степени экологического риска в почвах и грунтах.

Гидросфера и человеческие поселения взаимодействуют в нескольких направлениях. Без воды компоненты биосферы не могут существовать. Например, современному человеку для обеспечения нормальной жизнедеятельности нужно воды примерно 300 л/сут. В расчете на численность человечества, заселяющего землю, ее потребление в тысячу раз

меньше, чем устойчивый сток всех рек в мировой океан за это же время (1 млн. м3).

25

мов. На гидрологическую ситуацию влияет заключение малых рек и ручьев в коллекторы, что имеет место во многих крупных городах, устройство набережных стенок с подсыпкой и градостроительным освоением прибрежных пойм.

Причиной увеличения притоков на определенных направлениях может служить прекращение фильтрации воды в грунты из-за покрытия асфальтом значительных площадей. Обводнению территорий способствует осушение болот. Функционирование предприятий водоемких отраслей промышленности также является причиной нарушения природных гидрологических режимов. Примером может служить электроэнергетический комплекс — один из водоемких. Для работы ГЭС создают водохранилища. В них плотинами поднимают уровень воды на десятки метров. Этим кардинально нарушается водный баланс, затапливаются значительные территории суши, дополнительно подпитываются подземные горизонты, увеличиваются напоры и скорости движения вод. Появление водохранилищ и рукотворных морей изменяет климат в целых регионах, делает его более влажным. Подтапливаются целые массивы застройки в городах.

В технологическом процессе ТЭЦ для охлаждения агрегатов потребляют огромное количество воды. После использования ее сбрасывают в открытые водоемы, чем нарушается их тепловой баланс. Если же не проведена предварительная обработка такой воды, то в природу попадают продукты сгорания, химические соединения и другие вещества.

Загрязнение гидросферы в результате градостроительной деятельности связано, прежде всего, с использованием всех видов транспорта. В основном загрязнение поверхностных водоемов автотранспортом происходит в процессе ливнестока с городских территорий. В большинстве городов этот вид стоков не очищается. Только в некоторых крупных городах в последние годы системы дождевой канализации стали оснащать очистными сооружениями.

Загрязнение гидросферы сооружениями железнодорожного и воздушного транспорта несет в себе локальный характер. Это в основном места мойки подвижного состава, ремонта и заправки.

Водный транспорт загрязняет водотоки и водоемы нефтепродуктами, балластными водами и хозяйственными стоками судов. Скоростные суда наносят вред флоре и фауне, поскольку они вырабатывают волны большой энергии, которые повреждают придонную и прибрежную растительность.

Угроза загрязнения нависла и над морями, особенно в акваториях портов. В крупных городах мира они превращаются в мертвые зоны, поскольку здесь природная среда деградировала.

Третий фактор загрязнения гидросферы — это недостаточная очистка

27

жидких отходов хозяйственно-фекальной и промышленной канализации. В городах России (за редким исключением) до сих пор используют устаревшие очистные сооружения. Они не полностью очищают стоки. В водоемы попадают экологически небезопасные, а иногда и токсичные элементы. С процессом стагнации отечественного производства, вызванным переходом на новые формы хозяйствования, в последнее время содержание этих элементов в сточных водах сократилось, что следует из данных табл.

2.2.

Гидросфера загрязняется не только стоками. Возможен атмосферный перенос в виде оседающей на водную поверхность пыли. В табл. 2.3 для примера приведены данные об опасных химических веществах, попадающих в мировой океан.

Рассматривая факторы загрязнения гидросферы, нельзя не остановиться на воздействии пестицидов и гербицидов, применяемых в сельском хозяйстве и влияющих на глобальное состояние гидросферы. Насчитывают сотни тысяч разновидностей этих искусственных соединений.

Большинство из таких соединений, попадая в естественную среду, остаются за пределами естественного круговорота веществ, поэтому они накапливаются в придонном иле, воде озер и рек. Накопление органики, нитратов и фосфатов влечет за собой так называемое вторичное загрязнение. Его суть заключается в стремительном развитии простейших водо-

28

рослей. Отмирая и перегнивая, они поглощают свободный кислород. Нормальное течение биологических процессов нарушается, что ведет к гибели рыбы и ухудшению химического состава воды.

Рис. 2.2. Оценка территории по состоянию гидросферы:

1 – интенсивное загрязнение водоемов; 2 – зоны с неблагоприятными гидрологическими условиями (ПДК > 1); 3 – то же, с условно благоприятными условиями (ПДК ≥ 1); 4 – то же, с благоприятными условиями (ПДК < 0,5)

Аналогичные явления наблюдают и при сбросе технологических вод пищевых производств. Недостаточно очищенные, они несут в себе органические вещества и отрицательно влияют на гидросферу.

Еще на одну особенность поверхностных вод следует обратить внимание. Это способность водных ресурсов к самоочищению и сохранению экологического равновесия. Критериями возможности обеспечения такого равновесия является соблюдение нормативных значений ПДК.

Деление гидросферы на поверхностные и подземные воды весьма условно. По закону сообщающихся сосудов они влияют друг на друга. Это взаимодействие изучается в двух родственных дисциплинах: гидрологии и гидрогеологии. Исходя из этого градостроительное давление на водные режимы рассмотрено нами отдельно.

Аномалии в гидросфере отражают на картах районов, агломераций и городов. По состоянию водного бассейна территории комплексно оценивают, стратифицируя на четыре уровня: зоны с благоприятными условиями, условно благоприятными и неблагоприятными. На рис. 2.2 показана карта комплексной оценки, где территория разделена на эти зоны и отме-

29

чены участки интенсивного загрязнения водоемов.

Загрязнение атмосферы есть функция самых различных процессов, протекающих на земле, — естественных и искусственных.

Естественное загрязнение имело место и до появления человеческих цивилизаций. Целый ряд явлений природы, в том числе лесные пожары и пыльные бури, извержения вулканов и газовые выделения из толщи земной коры, всегда будут характерны для некоторых регионов нашей планеты.

С увеличением популяции и концентрацией населения в городах, индустриализацией и развитием транспорта на естественное загрязнение наложились антропогенные выбросы. Достаточно рассмотреть последствия воздействия углекислого газа (диоксида углерода).

В атмосферу ежегодно попадает до 20 млрд. т этого газа техногенного происхождения. Зеленые насаждения не способны переработать такое количество газа, поэтому за последние десятилетия содержание СО2 в воздухе увеличилось на 12%. При дальнейшей концентрации создается угроза парникового эффекта, в результате которого возможен разогрев земной поверхности на несколько градусов. Как следствие этого начнут таять полярные льды, что приведет к повышению уровня мирового океана на десятки метров. Как предполагают ученые, будет затоплена часть суши, сейчас возвышающаяся над океаном менее чем на 70 м.

Тепловой эффект наблюдается и на уровне городских поселений, где имеет место добавочный нагрев атмосферы. Установлено, что в центре крупного города температура воздуха на 1,5—2°С выше, чем на периферии.

Загрязнение химическими веществами имеет локальный характер. Выбросы экологически вредных металлургических, химических и других предприятий способны образовать несвойственные естественной атмосфере токсичные соединения (табл. 2.4). Из года в год они все более интенсивно воздействуют не только на биосферу, но могут стимулировать разрушение абиотических элементов природного и искусственного происхождения. Интенсивно выветриваются горные породы, подвергаются коррозии металлические и каменные элементы зданий и сооружений.

30

Наиболее напряженная ситуация складывается в городах с монофункциональной градостроительной базой, где основой такой базы служат отмеченные выше вредные предприятия. В городах, особенно крупных и крупнейших, городской транспорт является основной причиной загрязнения атмосферы. В промышленно развитых странах на его долю приходится до 80% попадающих в воздух выделений и только 30% — на долю промышленности. Так, в Москве транспорт ежедневно выбрасывает в атмосферу более 4,5 тыс. т вредных веществ (табл. 2.5).

Атмосфера является самой подвижной средой биосферы. Массы воздуха не только стоят «шапками» над городами, но и переносятся ветрами на большие расстояния. В зависимости от метеорологических условий локальные очаги загрязнения могут влиять на экологическую обстановку в целых регионах. Поэтому, решая проблемы строительства и реконструкции городов, градостроители рассматривают вопросы экологии и охраны среды в глобальных масштабах (на уровне континентов, группы и отдельных стран). Внутри страны их решают на разных территориальных уровнях: регионов, их административно-хозяйственных районов, агломераций, городов и их районов.

Процессы загрязнения атмосферы обычно регулируются путем сокращения выбросов от их источников. Для этого разработаны специальные нормы ПДК различных соединений, которые могут присутствовать в воздушном бассейне.

Состояние атмосферы отражают на картах. По состоянию воздушного бассейна территории делят на три группы: 1) с благоприятными условиями; 2) условно благоприятными; 3) неблагоприятными. На рис. 2.3 показана карта состояния воздушного бассейна, где условными обозначениями выделены эти зоны.

31