Градостроительная экология _ Маслов Н.В

этому требуется устройство специальных хранилищ.

Третий способ — аэробного биотермического компостирования —

также используют довольно широко. Поскольку в технологическую линию включают машины для сортировки, из ТБО извлекают ценный лом цветных и черных металлов.

По принятой технологии ТБО органического происхождения вступают в естественный круговорот веществ, усиленный катализаторами. В процессе переработки создаются условия, губительно действующие на личинки насекомых и большинство болезнетворных микробов. Обрабатываемая масса обезвреживается и превращается в компост. Это ценное удобрение утилизируют в сельском хозяйстве или применяют как биотопливо для теплиц.

После переработки остается до 30% некомпостируемых отходов. Для их ликвидации применяют комплексные технологии — компостирования

ипиролиза отходов. В результате расщепления органических веществ получают тепловую энергию и пирокарбонат — сырье для металлургической промышленности.

Впоследнее время появился еще один способ переработки и сорти-

ровки ТБО — изготовление гранулированного топлива. В результате этого технологического процесса получают экологически не очень чистое топливо. Возникает проблема его использования без нарушения требований охраны окружающей среды.

Очистка сточных хозяйственно-бытовых и промышленных вод не менее важная проблема охраны окружающей среды. Способы, применяемые для такой очистки, объединяют в группы: механическую, химическую, флотацию, биохимическую и обеззараживание (дезинфекцию).

Механически очищают сточную воду для выделения находящихся в ней нерастворимых загрязнителей. Для этого ее процеживают, отстаивают

ифильтруют.

Для процеживания используют различного рода решетки и сита. Решетки устанавливают на всех очистных станциях независимо от способа подачи стоков: самотеком или под напором. Роль таких устройств — задержание крупных плавающих примесей. Применяют неподвижные решетки и совмещенные с дробилками, на которых частицы размельчаются.

Основную массу мелкой взвеси органического характера выделяют из сточных вод в отстойниках. Взвешенные органические частицы, главным образом песок, осаждают в сооружениях-песколовках.

Более легкие, чем вода, вещества (масла, смолы, нефть, жиры) и всякого рода плавающие на поверхности частицы улавливают в сооружениях, называемых ловушками или уловителями. Например, для смолы приме-

72

няют смолоуловители. Такие сооружения, как правило, устанавливают на очистных станциях производственных и уличных стоков.

Сточные воды освобождают от суспензии, находящейся во взвешенном состоянии, фильтрами. Они представляют собой сетки из специальных тканей или слой зернистого материала, в толще которого задерживается взвесь. Эти установки главным образом применяют при предварительной механической очистке производственных сточных вод. Как самостоятельный способ их используют для получения производственнотехнологической осветленной воды.

Химические способы очистки основаны на введении в стоки реагентов. Они, вступая в реакцию с находящимися в воде примесями, способствуют выделению нерастворимых и части растворимых веществ, тем самым уменьшая их концентрацию, и реагенты переводят растворимые соединения в нерастворимые или безвредные, содержание которых не влияет на качество воды. Ими можно не только нейтрализовать, но и обесцветить сточные воды.

Электролитический способ близок к химическому. Он основан на пропуске через толщу стока постоянного электрического тока. Образующиеся при этом ионы электролитов направляются к аноду и катоду и, разряжаясь там, образуют новые соединения. Некоторые из них, например гидроксид железа, в дальнейшем действуют как реагенты.

Флотация — это способ, основанный на способности дисперсных частиц всплывать на поверхность вместе с пузырьками воздуха. Это возможно при плотности таких частиц, близкой к единице. Способ флотации обычно применяют для обработки производственных стоков бумажной, нефтяной и других отраслей промышленности.

Биохимические способы очистки сточных вод заключаются в исполь-

зовании микроорганизмов. Их жизнедеятельность способствует окислению и минерализации органических веществ, находящихся в стоках в виде растворов, коллоидов и суспензий. Применяемые для очистки сооружения называют окислителями и делят на два типа:

1)специально создаваемые поля или естественные водоемы, в которых процесс очистки протекает в условиях, близких к естественным;

2)биологические фильтры, в которых создают искусственные условия протекания очистительного процесса.

Для биохимической очистки в естественных условиях применяют поля орошения и фильтрации. Здесь питание кислородом идет главным образом за счет его поглощения микроорганизмами непосредственно из воздуха.

Второй тип — это естественные водоемы, превращенные в бассейны.

73

Здесь подпитка кислородом идет за счет его реаэрации через поверхность воды.

Искусственные условия биохимической очистки сточных вод создают

вбиологических фильтрах и аэротенках. В них процесс очистки протекает значительно интенсивнее, чем в естественных условиях. Однако эти сооружения увеличивают стоимость обезвреживания стоков. Поэтому их применяют после соответствующего технико-экономического обоснования.

Дезинфекции (обеззараживанию) подвергают стоки перед спуском в водоемы. При этом уничтожают болезнетворные микробы и другие бактерицидные загрязнения, чем сокращают вероятность экологических рисков

вводной среде. Для обеззараживания наиболее широко применяют хлорирование газообразным хлором или хлорной известью.

Врезультате очистки из сточной воды удаляют неорганические примеси, присутствующие в ней в виде взвесей, растворенных и коллоидных веществ разной дисперсности. О качестве очистки судят по степени осветления воды и содержанию вредных растворов, концентрация которых должна быть минимальной. Экологически особо опасны растворы тяжелых металлов и химически вредных веществ.

Органические вещества минерализуют. Это происходит в результате окисления при соприкосновении с кислородом. Степень очистки сточных вод определяют количеством кислорода, необходимого для окисления жидкости. Поэтому специалисты ввели показатель химической потребности в кислороде (ХПК) и биохимической потребности в этом элементе (ВПК). Чем выше эти показатели, тем хуже очищены стоки.

Сточные воды анализируют и по содержанию микроорганизмов. Для определения степени заражения патологической микрофлорой исследуют наличие бактерий группы кишечной палочки (соli). Они сами по себе не являются болезнетворными, но служат показателем загрязнения.

Степень бактериального загрязнения вод определяют в коли-титрах — величине количества воды, в котором содержится одна кишечная палочка. Иногда узнают количество палочек, содержащихся в одном литре воды. Такой показатель называют коли-индекс.

Очищенные стоки сбрасывают в поверхностные водоемы. Применяют рассеянный выпуск через множество отверстий, что обеспечивает хорошее перемешивание с природной водой. Это повышает самоочищающую способность рек, озер, водохранилищ и морей.

Основные условия спуска очищенных вод в открытые водоемы вытекают из следующего. Во-первых, можно допустить некоторое ухудшение свойств воды, если такое нарушение не влияет на ее репродуктивность, а

74

естественное воспроизводство флоры и фауны охраняется.

Другим условием является хозяйственная функция водоема. Для рек и водохранилищ питьевого и культурно-бытового водопользования ставятся более жесткие ограничения сброса очищенных стоков. Для поверхностных водоемов рыбохозяйственного значения ограничения не такие жесткие.

Третье условие — это относительное соотношение объемов сбросов к объему природной воды. Чем большую ценность для биосферы и экологического равновесия представляет водоем, тем меньше должно быть это соотношение.

Врезультате очистки помимо очищенной и осветленной воды образуется большое количество осадка, состоящего из твердых обильно увлажненных веществ. В сыром состоянии осадок является экологически опасным, так как насыщен бактериями. Для уменьшения органических веществ осадок подвергают воздействию аэробных микроорганизмов. Обеспечивают сбраживание в соответствующих сооружениях. К таким сооружениям относят септики, отстойники и метатенки. Они представляют со-

бой устройства биохимической очистки осадка.

Септики и отстойники выполняют две функции: выделения из сточных вод нерастворяемых веществ путем одновременного отстаивания и сбраживания образующегося осадка. Метатенки предназначены только для сбраживания. Тогда для уменьшения влажности осадка применяют иловые пруды и вакуум-фильтры — установки для механического обезвоживания.

Хорошо очищенный осадок органического происхождения используют в сельском хозяйстве как удобрение. Основным условием такой утилизации является проверка на вредные примеси типа тяжелых металлов и других канцерогенных веществ. В некоторых случаях осадок применяют в качестве топлива.

Впоследнее время ученые ведут исследования, направленные на более широкое применение твердых осадков, остающихся в результате очистки сточных вод. Проводят опыты получения кормовых добавок для скота и полезного для промышленности вторичного сырья. Такие решения могут смягчить экологическую обстановку на урбанизированных территориях.

Охрана окружающей среды в процессе эксплуатации городских планировочных структур — одно из существенных мероприятий, в значительной степени обеспечивающих экологическое состояние территорий.

Эффективная организация и, главное, регулирование движения городского транспорта способны значительно сократить выбросы вредных веществ в атмосферу. Добиваются сокращения простоев автомашин, учиты-

75

вая, что двигатели стоящего на перекрестках и в уличных пробках транспорта выделяют намного больше газов, чем при движении со скоростью

50—70 км/ч.

Нерегулируемые перекрестки в одном уровне и другие конфликтные точки являются причиной дорожно-транспортных происшествий (ДТП). Неограниченная скорость движения тоже чревата ДТП, обычно весьма серьезными. При разработке схем движения учитывают эти факторы, добиваются максимальной безопасности.

Качество содержания дорожных одежд и транспортных сооружений также влияет на безопасность. Поэтому эксплуатацию дорожного полотна и транспортных городских систем, организацию движения и содержание транспортных средств следует рассматривать и как экологические проблемы.

Содержание городских водоемов, систематическая очистка их ложа и воды сокращает риск размножения вредных насекомых и бактерий. Предотвращение попадания поверхностного стока предохраняет от загрязнения воды в этих водоемах.

Неисправности затворов дамб и плотин на искусственных прудах могут служить причиной деградации воды. Разрушение самих сооружений способно привести к затоплению расположенных ниже по течению территорий.

На межмагистральных территориях также важно качество содержания. Как бы хорошо не был благоустроен двор или придомовой участок, но если нет постоянного ухода, то он превращается в источник пыли и травматизма.

Для поддержания экологической чистоты нужно обеспечить эффективную деятельность организаций, ответственных за техническую эксплуатацию территорий. Следует ухаживать за зелеными насаждениями, организовывать систематическую поливку летом. С территорий убирать мусор, а зимой с проездов и проходов счищать снег и лед, посыпать песком.

Важна бесперебойная работа служб мусороудаления. Они должны правильно содержать мусороприемники — источники инфекций и места размножения паразитов. Необходимо обеспечивать контейнеризацию мусора, не допускать многодневной концентрации бытовых отходов и регулярно вывозить их.

Таким образом влияние технической эксплуатации на окружающую городскую среду трудно переоценить. Экологическое состояние города во многом зависит от качества содержания городских территориальнопланировочных образований.

76

3.3.ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

ИПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

Городская среда представляет собой совокупность двух субсистем: антропогенной и природной (см. рис. 1.3). Урбанизированные образования, как правило, представляют собой зависимые экосистемы, потребляющие природные ресурсы на значительных территориях. Чем больше город, тем значительней ареал его влияния, где возникают предпосылки нарушения экологического равновесия во второй субсистеме — природной.

Проблему экологического равновесия решают в двух случаях. В одном определяют экологическую емкость территории с существующей антропогенной нагрузкой, понимаемую как естественную способность претерпевать эту нагрузку без существенного нарушения природного равновесия. Оно же зависит от репродуктивности биогеоценоза.

Проблему часто решают в другом ключе. Устанавливают размеры территории, которую необходимо включить в урбанизированное природопользование для того, чтобы обеспечить состояние динамической экологической устойчивости всей природно-антропогенной системы. В обоих случаях оперируют значениями предельно допустимой техногенной нагрузки.

Существует несколько методов определения экологической совместимости. Один из них, приведенный в учебном пособии [10], рассмотрен ниже.

Метод пригоден для определения демографической емкости территорий (ДЕТ) в первом приближении. Он основан на сопоставлении продуктивности абиотических и биотических компонентов экосистемы с потребностями поселений в природных ресурсах. Преимущество этого метода заключается в том, что, с одной стороны, устанавливаются масштаб хозяйственной активности городского населения и структура потребляемых топливно-энергетических ресурсов. Отражается существующее положение или проектные предложения.

С другой стороны, определяется допустимая нагрузка на природные и антропогенные сообщества различных видов. Учитывается их производ- ственно-экономическая емкость, которая зависит от вида растительного сообщества.

ДЕТ определяют поэтапно, оценивая систему критериев. На первом этапе выявляют значение исходных показателей. Эти показатели объ-

единяют в четыре группы.

Первая, условно названная территориальной, интегрирует пере-

77

численные ниже показатели, вытекающие из проектов региональной, районной планировки или существующей ситуации, сложившейся на рассматриваемой территории:

общая площадь района (S), которую считают единой биоэкономической территориальной системой (БТС);

площадь урбанизированных территорий: всех населенных мест, отдельно стоящих промышленных и коммунально-складских зон, внегородских транспортных коммуникаций и объектов дорожного хозяйства

(Sy);

то же, выделяемая для новых поселений или расширения существу-

ющих (Syr);

площадь растительного покрова, но без лесов и пашенных земель, су-

ществующего (Sраст) и по проекту планировки (Srраст);

общая площадь территорий интенсивного сельскохозяйственного использования, существующая (Sсх) и намечаемая для расширения сельско-

хозяйственной базы и пригородного садоводства (Srсх);

площадь лесных массивов, существующая (Sлес) и по проекту пла-

нировки (Srлес).

К этой же группе относят показатели, характеризующие особенности литосферы. Освоение территорий является предметом двух дисциплин: «Планировка и благоустройство городов» и «Инженерная подготовка городских территорий». Поэтому градостроительные методы в настоящем учебнике не описываются, но в § 2.1 раскрыты экологические проблемы антропогенного воздействия на литосферу и, в частности, территории.

Вторая группа — это показатели, характеризующие гидросферу. Возможное водопотребление зависит от гидрологического и гидрогеологического баланса на территории.

На практике чаще используют поверхностные воды. Поэтому исследуют гидрологические условия во всех водоемах (озерах, водохранилищах) и водотоках (каналах, крупных и малых реках). Изучают водные режимы и определяют:

кратность водообмена, которая зависит от скоростей течения. Они должны превышать 0,2 м/с;

расходы воды, которые не должны быть меньше 5 м3/с;

меженные расходы Gм в пригодных для водопотребления водоемах и водотоках на входе в изучаемый район, м3/с.

Часто для водоснабжения используют подземные воды. В этом случае возможности водопотребления исследуют по мощности водонасыщенных горизонтов. По геологическому и гидрогеологическому строению земной коры определяют пределы безопасного изъятия воды. Учитывают не толь-

78

ко притоки подземных вод, но и возможности динамических процессов в толще пород: просадок и диффузии грунтов.

Третья группа исходных показателей характеризует свойства биосферы — растительных сообществ по ведущим факторам, лимитирующим экологическую устойчивость системы. Она зависит от репродуктивности природно-территориальных биоценозов. По этому признаку их делят на 8 видов, от лесотундры до полупустыни (табл. 3.6). В таблицу включено 6 факторов, от которых зависит градостроительная емкость территорий. Рассматривается их энергетический и газообменный потенциал. Выделены показатели, отражающие удельную массу особо продуктивных территорий. Установлены минимальные пределы лесистости и особо охраняемых территорий.

Лесистость, которую мы обозначили как коэффициент Sлес (доля земель, покрытых лесом), выражают в % общей площади рассматриваемого района. Другим показателем отражают (также в %) долю особо охраняемых территорий природного ландшафта. Его обозначили коэффициентом

79

Sохр. К этим территориям относят зоны экологического равновесия, буферные и компенсационные, заказники, лесопарки, заповедники.

Четвертая группа характеризует потребление природных ресурсов. В нее включены следующие показатели.

1.Уровень хозяйственной активности жителей населенных мест.

Его выражают коэффициентом Какт. При минимальной активности про- мышленно-хозяйственной деятельности Какт = 1,5, при средней Какт = 2, а при высокой Какт = 2,5. Выбор значения Какт обосновывают данными соответствующих разделов регионального и районного планирования и сведениями, получаемыми в результате экологического мониторинга существующих инженерно-градостроительных систем и предприятий.

2.Структура потребляемых топливно-энергетических ресурсов

(ТЭР). В практике обычно используют: 1) электроэнергию; 2) жидкое топливо и природный газ; 3) твердое топливо, уголь, сланец и т.д. Суммарную величину ТЭР определяют как сумму долей используемых видов в общем балансе энергоносителей и представляют в виде ТЭР = kтер1 + kтер2 + kтер3 =

=1

Электроэнергия, получаемая городом от ГЭС или ТЭЦ, расположенных вне рассматриваемого района, не сопровождается вредными выбросами, влияющими на экологию этого района, поэтому из баланса ТЭР их исключают.

Другие виды ТЭР используют непосредственно на территории и следовательно включают в расчеты. Учитывают и удельное энергопотребление (на одного жителя) на нужды транспортного обслуживания горожан и службы ЖКХ. Сюда входят отопление, холодное и горячее водоснабжение, электро- и газоснабжение зданий, уличное освещение, работа общественного и индивидуального транспорта. Этот вид энергопотребления рассчитывают по общеизвестным формулам.

Энергетические ресурсы исчисляют в тоннах условного топлива (тут). Удельная теплота сгорания одной тут равна 7x106 ккал, или 7 Гкал.

Расход воды на жилищно-коммуналъные и промышленные нужды.

Его определяют по планируемой норме водопотребления на одного жителя. Если в структуре промышленности нет водоемких производств, то промышленные расходы воды учитывают, вводя коэффициент kвод. По статистическим данным его можно принимать порядка kвод=1,7.

На втором этапе определяют производные показатели, необхо-

димые для обоснования экологической емкости территорий. Последовательно используют каждый из лимитирующих критериев, приведенных в табл. 3.6. Частные значения допустимой емкости рассчитывают в следующей последовательности.

80

1. Частную емкость территории по расходу энергии определяют, ис-

ходя из того, что критерием является безопасный максимум использования энергии у поверхности земли. Тогда емкость тут/год рассчитывают по формуле

где 4,29 — коэффициент пересчета величины 0,003 ккал/см2 год в тут/км2 в год; R — среднегодовой радиационный баланс территории, ккал/см2 в год; S — площадь территории исследуемой БТС (района), км2.

Исходя из этого частная демографическая емкость территории (ДЕТ), вычисленная по возможностям потребления энергии (емкости Е1), будет равна:

где N1 — допустимое количество жителей района, чел., при разном значении коэффициента Какт, определяющем уровень активности про- изводственно-хозяйственной деятельности; Эуд — нормативная величина удельного годового энергопотребления одним жителем на жилищнокоммунальные нужды в различных климатических условиях, тут/чел. в год. Эту величину рассчитывают по формуле

где tн.о — расчетная температура наружного воздуха, которую принимают в расчете отопления зданий в пределах tн.о < -5 °С (для конкретного географического района принимается по данным СНиП «Строительная климатология и геофизика» как средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92).

2. Частную емкость территории по условиям эмиссии углекислого га-

за в атмосферу определяют с учетом ассимиляционной способности растительного покрова района. Учитывают и национальные квоты эмиссии углекислоты, установленные для ряда государств. В Европе базовым уровнем квот является 5—7% от объема суммарного биотического газообмена на территории.

В России такие квоты еще не разработаны. Однако следует предполагать, что они должны исходить из значительного газообменного потенциала страны, поскольку растительный покров составляет 2/3 ее территории. За счет этого потенциала можно принимать максимальное значение квоты — 7%.

Кроме того, при расчете учитывают, что растительные сообщества не однородны. Поэтому данные, приведенные в графе 5 табл.3.6, корректируют поправочными коэффициентами. В результате расчетная формула

81