Экология городской среды

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

Конспект лекций по дисциплине

«Экология городской среды»

Для студентов факультета ГСХ

Составители: профессор, к.т.н. Маршалкович А.С., ст. преподаватель Алешина Т.А.

 

Вводная лекция

Город – это экосистема. Город не может существовать как замкнутая экосистема. На такой урбанизированной территории природа испытывает сильное… В рамках дисциплины «Экология городской среды» рассматривают условия… Учитывая вышеизложенное в настоящем курсе рассматриваются механизмы распространения загрязнений в городской атмосфере,…

Раздел 1. Городская среда обитания человека, общая характеристика, критерии качества

Экологическая характеристика городов. Природная и антропогенная субсистемы городов, пофакторная оценка состояния городских субсистем и их подсистем. Ареалы проживания в городах. Понятие об экополисе и мегаполисе.

Влияние урбанизации на экологический природно-ресурсный потенциал естественных экосистем жизненный и экономический базис функционирования города. Формирование мезоклимата города.

Рассеяние загрязнителей в различных средах (атмосферном воздухе, водной среде, почве и донных отложениях) по механизмам молекулярной и турбулентной диффузии

Город представляет собой сложную среду обитания, где человек взаимодействует не только с природой. В силу необходимости горожане искусственно формируют эту среду, приспосабливая к своим потребностям. Возникает две субсистемы: природная и антропогенная.

Природную субсистему делят на литосистему, гидросистему, аэросистему (атмосферу) и биоту. Антропогенная субсистема стратифицирует на следующие подсистемы: производственную, градостроительную и инфраструктурную. Естественно, что такие понятия, как, например, градостроительная система, объединяют в себе структуры более низкого ранга, а они – следующие ступени ранжирования.

Территориальное образование – город – экологически можно охарактеризовать, представив в виде многоступенчатого «дерева свойств». Если последовательно, от уровня к уровню, расчленять эти свойства на частные факторы и показатели, то в результате открывается возможность исследовать их не только качественно, но и количественно.

Город является урбанизированным ареалом проживания. Степень экологичности этого ареала зависит от того, какие субсистемы доминируют: природные или антропогенные.

В городе с экстенсивной малоэтажной застройкой преобладают природные ландшафты: естественный рельеф местности, открытые водоёмы и водотоки, парки, лесопарки и другие зелёные насаждения. Природа как бы входит в состав городских территорий. Обеспечивается пространственное единство застройки, зелёных массивов и водных поверхностей. В результате обеспечиваются экологические потребности людей.

Такие города рассматривают как экополисы – природно-антропогенные системы. Бытует мнение, что оптимальная плотность населения на их территориях не должна превышать 100 чел/га. В этом случае можно сохранить озеленённые пространства, по площади равные территориям, занимаемым асфальтовыми покрытиями, зданиями и различными городскими сооружениями.

Однако такие поселения неэкономичны, поскольку требует протяжённых транспортных и ресурсообеспечивающих коммуникаций. Кроме того, экстенсивная застройка активно поглощает один из основных природных ресурсов – территорию суши, а на густо заселённых континентах свободных земель становится все меньше.

В мире прослеживается тенденция уплотнения населения. Современные города – столицы государств, центры агломераций, промышленные и хозяйственные центры – все в большей степени представляют собой скученные урбанизированные образования. Рождаются поселения, занимающие большие интенсивно используемые территории. В мировой практике есть примеры повелений, в которых один город перетекает в другой и целые области превращаются в единый мегаполис.

В крупных городах антропогенные системы оказывают весьма ощутимое давление на природную среду. Урбанизация преобразовывает её радикально, нарушая природное равновесие. Возникают антропоприродные системы, где преобладают антропогенные составляющие.

Экологи и градостроители считают необходимым обеспечивать устойчивость таких систем, сохранять способность к восстановлению, хотя бы частичному и принудительному. Для этого необходима перманентная оценка состояния среды обитания.

1. Город – это динамично функционирующая экосистема. Она обладает такими развитыми подсистемами, как градообразующая база, жилищно-коммунальное хозяйство, система социально-бытового обслуживания, включая образование, медицину и услуги, учреждения досуга и отдыха, транспортную инфраструктуру. Поэтому города имеют особую притягательную силу.

По мере социально-демографических изменений городские структуры преобразовываются, подсистемы модернизируются. Интенсифицируется эксплуатация этих подсистем. Города развиваются.

Управление развитием основано на анализе градостроительной деятельности на всех стадиях: от разработки проекта до многолетнего мониторинга при эксплуатации и реконструкции. В поселениях доминирую люди, поэтому они искусственно создают и регулируют потоки вещества и энергии. В силу социального поведения человечество во многом влияет на эти процессы, формирует и развивает природные трофические цепи, например, газового и теплового обмена. Оно создаёт среду своего обитания, поскольку материальная сфера и архитектура города представляют собой результат деятельности человека и они давлеют над природными процессами. Это деятельность особо ощутима при эксплуатации городских структур, их функционального использования, беспрерывного преобразования и развития, а потребность в это возникает повсеместно под давлением экономической, социальной, демографической и транспортной ситуации.

2. Город – аккумулирующая экосистема. Баланс вредных веществ в его пределах, как правило, положительный и ведёт к накоплению предшествующих отходов и преобразований. Достаточно отметить рост культурного слоя. В некоторых городах его толщина достигает 10 м. Нарушается природный рельеф местности, появляются возвышенности, оползни и провалы. Природные поверхностные водотоки заливаются и меняют направление. Часто их превращают в подземные, текущие в коллекторах. Прекращается естественная самоочистка воды и поэтому содержание вредных примесей возрастает, меняется состав воды.

Существует определённая закономерность накопления в городе такие не свойственных живой природе, явления. Атмосфера засоряется выбросами, почвы собирают вредные вещества. Возникают и другие отрицательные последствия урбанизации, с которыми природа не может справиться, поскольку теряется способность к самовосстановлению.

3. Город – зависимая экосистема. Если все экосистемы открытые, то города сверхоткрытые. Они полностью зависят от окружения, в чём и проявляется «экологический паразитизм» урбанизированных образований. Город не может прокормить своё население. Он дышит чужим воздухом и пьёт чужую воду. Одновременно с этим выбрасывает в биосферу большое количество продуктов своей жизнедеятельности. Это видно из таблицы 1, в которой приведены примерные объёмы некоторых природных ресурсов, потребляемых городом с населением 1млн. Человек и площадью 20 тыс. га. Показаны и размеры территорий, необходимых для сохранения устойчивости такой городской экосистемы и воспроизводства дефицита этих ресурсов. Из таблицы следует, что для этого необходимо порядка 8-11 млн. га территорий, т.е. в 1 тысячу раз больше, чем занимает сам город.

Помимо потреблений природных ресурсов и энергии города производят огромное количество отходов. Так, по некоторым данным миллионный город ежегодно выбрасывает около 15 млн. т пыли, водяных паров и других токсичных веществ. Поэтому миллионы поселений на нашей планете выступают как основные очаги антропогенного возмущения в биосфере.

4. Город – неравновесная экосистема. На его территории нарушен естественный экологический баланс. Развитие и функционирование городских структур определяется, как правило, не законами природы, а потребностью людей. Такие структуры являются результатом разрушительной и созидательной деятельности многих поколений. Природа реагирует на преобразования неоднозначно.

Ограниченное градостроительное воздействие на естественную среду обеспечивает экологическое равновесие. На местности сохраняется репродуктивность, т.е. способность воспроизводить потребляемые элементы среды. Однако если интенсивность воздействий превышает экологическую ёмкость территорий, то репродуктивность нарушается, возникает вероятность экологического риска деградации природной среды.

Город потребляет потоки вещества и энергии в значительно большей степени, чем производит. Экологическое равновесие объясняется искусственным привлечением извне огромного количества потоков вещества и энергии, поэтому экологическое равновесие экологических систем города крайне неустойчиво.

На это накладывается несбалансированность биомасс. За счёт концентрации людей в городе отношение фитомассы к зоомассе иное, чем в естественной природе. Пищевые цепи нарушены, сети разомкнуты в основных звеньях. Процессы потребления ресурсов (включая продукты) и выделения отходов сильно отличаются от круговорота веществ в природе.

Продуктивность городских экосистем ничтожна, фитомасса не обеспечивает зоомассу, и надёжность функционирования природно-градостроительных систем может быть достигнута другими средствами, нежели она обеспечивается в естественных условиях. Необходима пропитка продовольствием извне. Население крупных городов получаются сельскохозяйственные продукты не только из пригородов, но из других областей и регионов.

5. Город – конгломерат искусственных экологических микросистем: зданий и сооружений жилой, промышленной и коммуникативно-складской застройки. Эти архитектурные и инженерные объекты являются замкнутыми средами постоянного или временного обитания горожан.

Гигиеничность внутренних пространств зданий во многом зависит от чистоты воздуха в помещениях и воздухообмена, т.е. выведения наружу вредных веществ. Существенно влияет и тепловлажностной режим: относительная влажность воздуха, его температура в помещении и на поверхности ограждений.

Особое значение имеет теплообмен с наружной средой. С точки зрения гигиены он необходим в определенных пределах. Однако потери тепла ведут к неоправданному расходу энергетических природных ресурсов, поэтому эффективное содержание зданий должно основываться на энергосберегающих технологиях и конструктивных решениях ограждающих конструкций.

В современных зданиях часто применяются конструкции, отделку, мебель и другое оборудование из токсичных материалов. Они отрицательно влияют на людей. Здания и сооружения, являясь замкнутыми, не представляют собой автономные экологические системы. Они связаны с окружающей средой. Газы, пыль и живы микроорганизмы переносятся в помещения из загрязненного наружного воздуха. В застройке не всегда обеспечиваются надлежащие аэрационные и инсоляционные явления, например рельсовый транспорт.

Электромагнитное излучение и радиация отрицательно сказывается на внутренней среде обитания. Здоровье людей ставится под угрозу. Они начинают страдать разными болезнями, часто необратимыми.

Мезоклимат города

В крупных городах формируется особый климат, который в летние знойные дни близок к климату полупустыни или даже скалистой пустыни. Не зря мегаполисы называют каменными пустынями с зелёными оазисами скверов, садов и парков. Так, летом в Москве температура на поверхности асфальта после полудня достигает 45-55°C , а температура красно-кирпичной стены равна 41°C , белой стены – 38°C , а газона – 25°C. Все эти различия вызваны неодинаковой поглощающей способностью поверхностей, испарением влаги растениями (транспирацией), в результате чего снижается температура воздуха.

В безветренные дни над крупными городами на высоте 100-150 м может образовываться слой температурной инверсии, который задерживает загрязнённые массы воздуха над территорией города. Это наряду со значительными тепловыми выбросами и интенсивным нагревом каменных, кирпичных и железо-бетонных сооружений, приводит к нагреву центральных районов города. Например, в Париже из-за теплового загрязнения среднегодовая температура в центре города на 1,7°C выше, чем на окраинах. По той же причине среднегодовая температура воздуха в центре Москвы и Санкт-Петербурге в среднем на 3-4°C выше, чем в окрестностях, при этом в Санкт-Петербурге в зимние безветренные дни перепад температур между центром и окраиной может достигать 10°C. Заморозки в центре Москвы прекращаются весной на 8-10 дней раньше, а начинаются осенью на месяц позже. Цветы в центре Москвы распускаются на 7-10 дней раньше, чем на окраинах.

В результате теплового загрязнения над крупными городами формируются зоны (острова) тепла, над которыми устанавливаются своего рода местная циркуляция воздушных масс, называется городскими бризами. В жаркие летние безветренные дни воздух в центре крупных городов нагревается и поднимается, что ведёт к его подтоку с окраин, как из лесопарковых зон, так и из промышленных зон, независимо от их расположения по отношению к розе ветров. В Москве скорость таких местных ветров достигает 3 - 5м/сек. Городские бризы дуют с окраин, то они приносят в центр относительно чистый воздух. Но проявляются такие ветры не всегда. При мощном антициклоне[1] в высоком давлении воздуха городские бризы могут и не возникать.

Повышенная конвективность и техногенная запылённость воздуха над городом приводит к увеличению частоты гроз и, вообще, к росту интенсивности и общего количества осадков. Так, в Москве количество осадков на 25% больше, вне города.

Пыль, выброшенная авиатранспортом, промышленными предприятиями, теплоэнергетическим комплексом резко повышает содержание в атмосфере ядер конденсации (частиц пыли, соединений серы и азота) абсорбирующихся капельки воды, образующая аэрозоли. Поэтому в больших городах больше облачных, пасмурных дней. Например, в Москве пасмурных дней значительно больше, чем в сельской местности Подмосковья, а снега в городе выпадает примерно на 25% больше, чем в области.

Из-за задымленности, запылённости и загазованности воздуха в город поступает на 15% меньше солнечной радиации, на 65% чаще наблюдается смог, а относительная влажность воздуха на 6%, скорость ветра на 25% меньше, чем в сельской местности. В результате загрязнения воздуха продолжительность солнечной радиации в центре Москвы на 120 часов меньше, чем на окраинах.

Следовательно, из малой прозрачности атмосферы крупные города умеренной зоны по количеству получаемой инсоляции (солнечного света) как бы смещены на несколько градусов к северу, а по тепловому режиму атмосферы (особенно летом) — на столько же градусов как бы смещаются к югу.

Во всём мире в больших городах солнечная радиация за последнее столетие уменьшилась на 10-30%. Особенно значительно снизилось поступление ультрафиолетовой радиации, что приводит к увеличению содержания в воздухе болезнетворных бактерий. Это отрицательно сказывается на здоровье городских жителей, т.к. при пониженной инсоляции замедляется выведение из организма ряда токсичных веществ, в частности, тяжелых металлов и их соединений, а также — синтез в организме важных ферментов.

Нестандартен в городах тепловой режим почвы. В жаркое летнее время асфальтовые покрытия, нагреваясь, отдают тепло не только приземному слою воздуха, но и вглубь почвы. При температуре воздуха 26-27°C температура почвы на глубине 20 см достигает 34-37°C, а на глубине 40 см — 29-32°C. Это настоящие горячие горизонты — как раз те, в которых обычно находятся окончания корневой системы растений. Поэтому самые верхние слои городских почв практически не содержат живых корней. То, для уличных растений создаётся необычная тепловая ситуация; температура подземных органов растений зачастую выше, чем надземных. В нормальных естественных условиях жизненные процессы у большинства растений умеренных широт протекают при обратной температурной стратификации.

Зимой из-за уборки спавших листьев осенью и снега зимой городские почвы сильно выхолаживаются и глубже промерзают. На улицах городов, где регулярно убирают снег, а слой асфальта имеет большую теплопроводность (т.е. способность к потере тепла), почвы охлаждаются до 10-15°C, это может привести к повреждению подземных коммуникаций, а также к опасному перемерзанию корней. Установлено, что годовой перепад температур в корнеобитаемом слое городских почв достигает 40-50°C, в то же самое время в естественных условиях (для средних широт) он не превышает 20-25°C.

Но не только микроклимат ухудшает жизнь растений в крупном городе. Важнейший экологический фактор в жизни растений — влага. Однако в городской среде растения часто испытывают недостаток в почвенной влаге из-за стекания её в канализацию. Вместе с тем, при дожде или обильном поливе возможно застаивание воды, при котором прекращается доступ воздуха к корням. Из-за стекания воды «мимо почвы» уменьшается количество влаги, испаряющейся с поверхности земли, что влечёт понижение влажности воздуха вплоть до так называемой «атмосферной засухи».

Роль крупных городов в осуществлении принципов устойчивого развития

Принципы «Хартии устойчивого развития европейских городов» (1994 г.). Основные задачи по обеспечению условий перехода к экологически безопасному социально-экономическому развитию:

1.Снижение негативного техногенного воздействия на окружающую среду;

2.Обеспечение сбалансированного развития экологических, экономических, социальных и управленческих процессов;

3.Необходимость учета взаимосвязи города с пригородными территориями.

Качество городской среды оценивается системой совокупных санитарно-гигиенических и экологических требований. Эти требования выражаются системой показателей, позволяющих охарактеризовать ухудшение состояния окружающей среды и здоровья жителей. Нормирование качества окружающей среды – это установление показателей и пределов, в которых допускается изменение этих показателей (для воздушной и водной сред, почвы и т.д.).

Адекватность критериев качества городской среды требованиям устойчивого развития. Содержание критериев, их количественные и качественные характеристики, степень значимости, взаимосвязи.

Планы улучшения экологической обстановки городов.

Распространение загрязнителей в городской среде

Воздействие загрязняющих веществ на окружающую среду зависит от их физических и химических свойств, и свойств продуктов деструкции и концентрации тех и других в выбросах и окружающей среде. Важнейшим параметром, определяющим масштаб распространения вредного вещества в атмосфере, является время его жизни в атмосфере. Исходя из этого выбросы загрязняющих веществ делятся на три типа :

- приводящие к загрязнению в глобальном масштабе. Это выбросы веществ с большим временем жизни в атмосфере, способные распространяться в окружающей среде в глобальном масштабе независимо от места выброса (углекислый газ, фреоны, радионуклиды);

- приводящие к загрязнению в региональном масштабе (регион может охватывать территорию нескольких государств). К ним относятся выбросы веществ с ограниченным (несколько суток) временем жизни в атмосфере, способные приводить к загрязнению крупного региона (оксиды серы и азота, тяжелые металлы, пестициды);

- приводящие к загрязнению в локальном масштабе (на небольшой территории). Сюда относятся выбросы загрязняющих веществ с малым временем жизни в атмосфере, которые приводят к локальному загрязнению окружающей среды (грубодисперсные аэрозоли, сероводород и др., а также оксиды серы и азота, если они выбрасываются из низких источников).

Выпуск сточных вод в водоемы может быть сосредоточенным в одной точке или рассеивающим, т.е. разбитым на большое число струй, а также поверхностным или подводным, прибрежным или вынесенным на некоторое расстояние от берега. Подводный рассеивающий выпуск на значительном удалении от берега наиболее оптимален, так как приводит к максимальному разбавлению.

Рассеяние загрязнителей в атмосфере и в водной среде зависит от воздушных течений, скорости ветра, скорости движения водного потока и происходит по механизму турбулентной диффузии. Распределение загрязнителей в почве и на границе раздела фаз (воздух – вода, воздух – почва, вода – почва), где перемешивание практически отсутствует, подчиняется законам молекулярной диффузии.

Ниже приводятся примеры рассеяния загрязнителей в различных средах.

Молекулярная диффузия в атмосфере и водной среде

Рассеяние загрязнителей в газовой и жидкой фазе при отсутствии перемешивания фаз (ветра, течений и т.п.) происходит за счет молекулярной диффузии. Диффузия – самопроизвольный процесс переноса вещества за счет беспорядочного движения атомов, молекул, ионов, коллоидных частиц в газах, жидкостях и твердых веществах в направлении меньшей концентрации. Количественно диффузия описывается законами Фика. Коэффициенты диффузии загрязнителей в различных средах в большинстве случаев могут быть найдены в справочниках, но их можно рассчитать по уравнению Эйнштейна, а по уравнению Эйнштейна и Смолуховского определить среднее смещение границы загрязнения в различных средах ∆x за определенный промежуток времени t :

∆x = √2Dt (где – D – коэффициент диффузии). По этому уравнению можно приближенно рассчитывать время прохождения фронтом загрязнителя пути.

Естественно, что отсутствие перемешивания (ветра, водных течений и т.п.) в природных средах явление достаточно редкое, поэтому и расчеты по вышеприведенным уравнениям с использованием коэффициентов молекулярной диффузии имеют ограниченное значение. На практике применяют другие, значительно более сложные расчеты, приводимые далее.

Основы расчета распространения загрязнителей в атмосфере из дымовых труб

Газообразные загрязнители и аэрозоли выбрасываются в атмосферу через дымовые трубы, аэрационные фонари и разные вентиляционные устройства. В зависимости от их высоты различают следующие виды источников выброса:

- высокие (Н > 50 м);

- средней высоты (Н = 10 – 50 м);

- низкие (Н = 2 – 10 м);

- наземные (Н < 2 м).

Распространение выбрасываемой от источника загрязненной газовоздушной смеси в атмосфере определяется в самой нижней части атмосферы. Потоки газовоздушной смеси вблизи земли могут быть турбулентными или ламинарными. В солнечный день почва и воздух вблизи нее теплее верхних слоев воздуха, в этом случае поднимающиеся потоки теплого воздуха поддерживают атмосферу в состоянии турбулентности. В ясную ночь почва охлаждается быстрее, и холодный воздух вблизи земли плохо перемешивается с более теплыми верхними слоями, ветер у земли стихает. В период зимнего антициклона, особенно в облачную погоду, такое устойчивое состояние может наблюдаться в течение всего дня. Турбулентность в воздухе в значительной мере зависит от ветра и рельефа поверхности земли.

Если температура выбрасываемой из трубы газовоздушной смеси значительно выше окружающего воздуха, над трубой наблюдается восходящий столб дыма и вместо истинной высоты трубы следует брать эффективную высоту, которая учитывает этот эффект.

Кроме того, на рассеяние загрязнителей из дымовых труб влияет характер рельефа местности и высота строений и сооружений в окрестностях трубы. За счет этих факторов может происходить размыв струи, подсос дыма в низины или пространства между зданиями, возникновение застоя загрязнителя в складках местности и между строениями.

На практике часто необходимо решать задачу: как по единовременному замеру состава газовоздушной смеси, выходящей из источника загрязнения (трубы), определить, какова будет максимальная концентрация вредных веществ в приземных слоях воздуха и на каком расстоянии от источника загрязнения эта концентрация будет наблюдаться.

По методике, изложенной в нормативном документе (ОНД-86) Росгидромета, можно рассчитать максимальную приземную концентрацию загрязнителя и расстояние распространения загрязнителя от источника, концентрации вредного вещества по мере его распространения от оси факела, а затем построить кривую распределения концентраций загрязнения по оси факела.

Расчет кривой распределения концентраций вредных веществ и расстояния, на котором будет наблюдаться максимальная концентрация, производится для случая неблагоприятных метеорологических условий (НМУ), т.е. почти полного отсутствия ветра. Обычно принимается, что НМУ наступает при скорости ветра 0,5 м/с и менее. Естественно, что при больших скоростях ветра кривая распределения загрязнения растянется в длину.

Используя уравнение эту методику можно решать и обратную задачу, т.е. находить максимальную мощность выброса или оптимальную высоту трубы, приравнивая максимальную концентрацию к предельно допустимой (ПДК) или некоторой ее доле.

Основы расчета распространения загрязнителей в водной среде

Состояние водной среды меняется под действием ряда факторов: внешних источников (сбросов, притоков), внешних стоков (изъятие воды, грунта, биоты), разных взаимодействий (химических, биохимических, экологических) и перемещений (течений, молекулярной и турбулентной диффузии, осаждения). При оценке распространения загрязнителей в водной среде практически невозможно осуществить полного учета всех этих факторов.

Сбросы являются источником загрязнителей, требующие учета. Изъятия имеют значение, если их объемы сопоставимы с объемом водоема (например, с речным потоком). Взаимодействия трудно учесть количественно. При перемещении веществ основное внимание уделяется течениям и турбулентной диффузии, поскольку молекулярная диффузия малохарактерная для водных потоков, а осаждение - только в случае высокой концентрации твердой фазы (что бывает крайне редко). Течения играют существенную роль в переносе загрязнителей в реках и отдельных районах морей и океанов, но более значимым фактором все-таки является турбулентная диффузия.

Экспериментальные определения коэффициентов турбулентной диффузии показали, что в морях они зависят от масштаба длины (для 0,1 км ориентировочно 103см²/с, для 1 км – 104см²/с, для 10 км – (35) 105см²/с) и уменьшаются с глубиной. Все приведенные величины относятся к поверхностному слою, а на глубине порядка 60 м они меньше примерно на один порядок.

Используя значения коэффициентов турбулентной диффузии, можно оценивать рассеяние загрязнителей в различных водоемах. Например, концентрация загрязнителя в реке (С), если его поступление во времени постоянно и равно А, определяется выражением: C = А/Q + C_{ф ,} где Q – расход воды в реке в единицу времени, м³ /с; С_ф – фоновая концентрация загрязнителя, мг/л.

Для оценки распространения загрязнителей в водном потоке необходимо определить степень (кратность) разбавления сточных вод с учетом коэффициент смешивания стоков, рссчитанного по уравнению Фролова – Родзиллера. Зная кратность разбавления сточных вод, можно определить концентрацию вредного вещества в поверхностном водотоке на заданном расстоянии от их сброса и соответствие качества воды нормативным показателям.

 

 

Распространение загрязнителей в почве и донных отложениях

Почва и донные осадки являются твердыми фазами, поэтому перемешивание в них практически всегда отсутствует. Поэтому распространение загрязнителей в этой среде происходит по механизму молекулярной диффузии, которая количественно описывается законами Фика.

Согласно большому количеству экспериментальных данных коэффициенты молекулярной диффузии различных веществ в твердой фазе составляют примерно n×10-10 см²/с, при этом среднее смещение границы загрязнения в почвах и донных осадках за несколько суток будет определяться долями миллиметров.

Почвы часто не являются истинными твердыми фазами, поскольку они являются влажными, и в этой жидкой составляющей почв диффузия загрязнителей протекает со скоростями, которые определяются коэффициентами молекулярной диффузии в жидкостях, на несколько порядков большими, чем коэффициенты диффузии в твердой фазе.

Поэтому коэффициент молекулярной диффузии не реагирующего с твердой основой загрязнителя в почве может определяться [4] по уравнению:

,

где D – коэффициент диффузии в почве; D₀ – коэффициент диффузии в свободном растворе, наполняющем почву; j – пористость,q – извилистость почвы;

либо по уравнению:

,

где L_s – электропроводность водонасыщенного грунта; L_w – электропроводность паровой воды.

Поскольку электропроводность экспериментально определяется быстрее и проще, чем пористость и извилистость, использование последнего уравнения является предпочтительным. Зная коэффициент молекулярной диффузии в почве, можно рассчитать распространение загрязнителя в литосфере.

Раздел 2. Правовое законодательство и нормативная база регулирования городской среды

Законодательство о деятельности в экологической сфере. Классификация и обзор основных направлений экологической законодательной деятельности и документов.

Законодательно-экологическое регулирование градостроительной деятельности функционирования городского хозяйства весьма сложно, поскольку проблема охватывает практически все сферы материально-хозяйственного производства. Базой такого регулирования служат законы и подзаконные акты.

Экологическое право – совокупность эколого-правовых норм, регулирующих отношения в сфере взаимодействия общества и природы с целью охраны окружающей природной среды, предупреждения вредных экологических последствий, оздоровления и улучшения качества окружающей человека среды. Соблюдения правил (норм), в том числе экологических, обеспечивается государством в принудительном порядке.

Источниками экологического права, образующими экологическое законодательство Российской Федерации, являются следующие правовые документы: 1) Конституция РФ; 2) законы и иные нормативные акты РФ и субъектов РФ в области природопользования и охраны окружающей среды; 3) указы и распоряжения Президента РФ и постановления Правительства РФ; 4) нормативные акты министерств и ведомств; 5) нормативные решения органов местного самоуправления.

Конституция Российской Федерации (1993г.) провозглашает права граждан на землю и другие природные ресурсы, на благоприятную окружающую среду (экологическую безопасность), на возмещение ущерба, причинённого его здоровью, на участие в экологических организациях и общественных движениях, на получение информации о состоянии окружающей природной среды и мерах по её охране. Одновременно Конституция РФ устанавливает обязанности граждан соблюдать требования природоохранного законодательства, принимать участие в охране окружающей природной среды, повышать уровень знаний о природе и экологическую культуру. Конституции РФ также определяет организационные и контрольные функции высших и местных органов власти по рациональному использованию и охране природных ресурсов.

Законы и иные нормативные акты РФ и субъектов РФ в области природопользования и охраны окружающей природной среды.

Федеральный закон «Об охране окружающей среды» (2002 г.) лежит в основе природоохранного законодательства РФ. Задачами природоохранного законодательства Российской Федерации являются регулирование отношений в сфере взаимодействия общества и природы с целью сохранения природных богатств и естественной среды обитания человека, предотвращение экологически вредного воздействия хозяйственной и иной деятельности, оздоровления и улучшения качества окружающей природной среды, укрепления законности правопорядка в интересах настоящего и будущих поколений людей. Настоящий Закон охватывает все аспекты природопользования и охраны окружающей среды, и нормы других законов в области охраны окружающей среды не должны противоречить Конституции РФ и Федеральному закону РФ «Об охране окружающей среды»

Закон включается 16 глав: общие положения (гл. I); основы управления в области охраны окружающей среды (гл. II); права и обязанности граждан, общественных и иных некоммерческих организаций (гл. III); экологическое регулирование (гл. IV); нормирование (гл. V); оценка воздействий на окружающую среду и экологическая экспертиза (гл. VI); требования в области охраны окружающей среды при осуществлении хозяйственной и иной деятельности (гл. VII); зоны экологического бедствия (гл. VIII); природные объекты, находящиеся под особой охраной (гл. IX); государственный мониторинг окружающей среды (гл. X); контроль в области охраны окружающей среды (экологический контроль) (гл. XI); научные исследования (гл. XII); основы формирования экологической культуры (гл. XIII); ответственность за нарушение законодательства (гл. XIV); международное сотрудничество (гл. XV); заключительные положения (гл. XVI).

Федеральные закон «Об экологической экспертиза» (1995г.) регулирует отношения в области экологической экспертизы. Направлен на реализацию конституционного права граждан Российской Федерации на благоприятную окружающую среду посредством предупреждения негативных воздействий хозяйственной и иной деятельности и на окружающую природную среду и предусматривает в этой части реализацию конституционного права субъектов Российской Федерации на совместное с Российской Федерацией ведение вопросов охраны окружающей среды и обеспечение экологической безопасности.

Федеральные закон «Об особо охраняемых природных территорий» (1995г.) регулирует отношения в области организаций охраны и использования особо охраняемых природных территорий в целях сохранения уникальных природных комплектов и объектов, достопримечательных природных образований, объектов растительного и животного мира, их генетического фонда, изучения естественных процессов в биосфере и контроля за изменением её состояния, экологического воспитания населения.

Закон РФ «Об охране атмосферного воздуха» (1999г.) устанавливает правовые основы охраны атмосферного воздуха. Атмосферный воздух является жизненно важным компонентом окружающей среды, неотъемлемой частью среды обитания человека, растений и животных. Важнейшими общими мероприятиями охраны воздушного бассейна названы установление нормативов предельно допустимых концентрация (ПДК) и предельно допустимых выбросов (ПДВ), а также платы за выбросы в атмосферу загрязняющих веществ.

Закон РФ «О радиационной безопасности населения» (1995г.) определяет правовые основы обеспечения радиационной безопасности населения в целях охраны его здоровья. Он провозглашает принцип приоритета здоровья человека и окружающей среды при практическом использовании и эксплуатации объектов ионизирующих излучений. В случаи радиационной аварии Закон гарантирует возмещение ущерба здоровью и имуществу граждан. Законом устанавливается также компенсация за повышенный риск, связанный с проживанием вблизи ядерных и радиационных установок, в виде улучшения социально-бытовых условий населения и др.

Закон РФ «Об отходах производства и потребления» (1998г.) определяет правовые основы обращения с отходами производства и потреблении я в целях предотвращения их вредного воздействия на здоровье человека и окружающую среду, а также вовлечения таких отходов в хозяйственный оборот в качестве дополнительных источников сырья.

Основы законодательства Российской Федерации об охране здоровья (1993г.) регулирует отношения граждан, органов государственной власти и управления, хозяйствующих субъектов, субъектов государственной, муниципальной и частной систем здравоохранения в области охраны здоровья граждан.

Закон РФ «О недрах» (1992г.) регулирует правовые отношения при изучении, использовании и охране недр. Закон направлен, в первую очередь, на рациональное использование недр и их загрязнение.

Земельный кодекс РФ (2001г.) регламентирует охрану земель и защиту окружающей природной среды от возможного вредного воздействия при использовании земли.

Основными правовыми функциями охраны земель являются сохранение и повышение плодородия почв, сохранение фонда сельскохозяйственных земель. Экологическими нарушениями считаются порча, загрязнения, засорение и истощение земель. Кодекс регламентирует куплю-продажу земель и совершение других земельных сделок.

Водный кодекс РФ (1995г.) регулирует правовые отношения в области использования и охраны водных объектов. Закон направлен на охрану вод от загрязнения, засорения и истощения.

Лесной кодекс РФ (1997г.) устанавливает правовые основы рационального использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов, повышения их экологического и ресурсного потенциала.

Закон РФ «О животном мире» (1995г.) регулирует отношения в области охраны и использования животного мира, а также в сфере сохранения и восстановления среды его обитания в целях обеспечения биологического разнообразия, устойчивого использования всех его компонентов, создания условий для устойчивого существования животного мира, сохранения генетического фонда диких животных и иной зашиты животного мира как неотъемлемого элемента природной среды.

Среди других Федеральных законов (ФЗ), имеющих экологическую направленность, следует выделить: «О плате за пользование водными объектами» (1998г.) с изменениями 2000, 2001г.г.), «О санитарно-эпидемиологических программах реабилитации населения» (1998г.), «О специальных экологических программах реабилитации радиационно-загрязнённых участков территорий» (2001г.), а также «Градостроительный кодекс РФ» (2005г.) и др. законы.

Важное место среди законов, принятых в последние годы, занимает ФЗ «Oб основах технического регулирования в Российской Федерации» (2003г), одной из целей которого является обеспечение безопасности продукции, процессов производства, эксплуатации и утилизации, т.е. отсутствие недопустимого риска, связанного с причинением вреда жизни и здоровью граждан, а также окружающей среде. Для этого документально удостоверяется, что выпускаемая в обращение продукция соответствует требованиям технических регламентов.

Технические регламенты принимаются в целях защиты жизни, здоровья физических лиц, в том числе их отдельных категорий, а также охраны окружающей среды. В соответствии с этим Федеральным законом в РФ принимаются общие технические регламенты и специальные технические регламенты.

Общий технический регламент может быть принят только федеральным законом по вопросам: безопасной эксплуатации зданий и сооружений, гидрометеорологической безопасности, пожарной безопасности, санитарно-эпидемиологической безопасности, экологической безопасности и др. С учётом степени риска причинения вреда технические регламенты устанавливают минимально необходимые требования, обеспечивающие экологическую безопасность продукции (зданий и сооружений), эксплуатации и утилизации, строительного производства для защиты отдельных категорий населения. Для разработки технических регламентов в качестве основы могут использоваться международные и национальные стандарты.

ФЗ «Об основах технического регулирования в РФ» предусматривает стандартизацию объектов технических регламентов в целях повышения уровня жизни и здоровья людей, биоты в целом и окружающей среды. Это содействует выполнению требований технического регламента.

Принципами стандартизации, осуществляемой в России являются добровольность применения стандартов, использование международных стандартов как основы для подготовки проектов стандартов, недопустимость создания препятствий для производства и оборота продукции, работ и услуг в большей степени, чем это минимально необходимо для обеспечения экологической безопасности строительства, эксплуатации и реконструкции зданий и сооружений, а также жизнеобеспечения населения. Национальный орган по стандартизации утверждает и публикует в своём официальном печатном издании перечень национальных стандартов, обеспечивающих выполнение требований технического регламента.

В последние годы субъекты РФ стали оформлять свои права и обязанности в области охраны ОС в виде законодательных актов. Например, законы «Об общественной экологической экспертизе» (Башкортостан, Ненецкий АО, Приморский край); законы «Об экологическом страховании» (Ульяновская и Нижегородская области); закон «Об экологическом аудите» (Томская область). Кроме того, в Республике Башкортостан всего принято около 30 законов («Об экологическом мониторинге», «Об экологической безопасности», «Экологический кодекс Республики Башкортостан» и др.), которые еще не разработаны на государственном уровне.

Среди экологических нормативных актов, принятых в г. Москве, можно отметить следующие документы: постановление Правительства Москвы №760-ПП «Об экологической доктрине города Москвы» (2005 г.), распоряжение Первого заместителя Премьера Правительства Москвы №397-РПЗ «О введении в действие Санитарно-экологического паспорта строительной продукции (зданий и сооружений)» (1995 г.), МГСН 81.5.11-98 «Экологическое сопровождение объектов строительства и составление Санитарно-экологического паспорта строительной продукции».

Указы и распоряжения Президента РФ и постановления Правительства РФ затрагивают широкий круг экологических вопросов. Например, Указ о федеральных природных ресурсах (1993г.) или Указ о концепции перехода Российской Федерации к устойчивому развитию (1996г.), постановления Правительства РФ «Об утверждении Положения о порядке осуществления государственного контроля за использованием и охраной земель» (1992г.), «Об утверждении Положения об осуществлении государственного контроля за использованием и охраной водных объектов» (1996г.), «Об утверждении Положения о ведении государственного мониторинга водных объектов» (1997г.) и др.

Особо следует выделить «Экологическую доктрину РФ», одобренную распоряжением Правительства РФ (2002 г.), которая определяет цели, направления, задачи и принципы проведения в стране государственной экологической политики на долгосрочный период.

Нормативные акты природоохранительных министерств и ведомств издаются по вопросам рационального использования и охраны окружающей среды в виде постановлений, инструкций, приказов и т.д. Они являются обязательными для других министерств и ведомств, физических и юридических лиц.

Нормативные решения органов местного самоуправления (мэрий, сельских и посёлковых органов) дополняют и конкретизируют действующие нормативно-правовые акты в области охраны окружающей среды.

К объектам экологического права относятся: окружающая среда, природные объекты, природные ресурсы, природные комплексы, экологические права человека. Все эти объекты охраняются законом РФ «Об охране окружающей среды». Все охраняемые данным законом объекты подразделяются на 3 категории: интегрированные, дифференцированные, особо охраняемые.

К интегрированным экологическим объектам относится окружающая природная среда, которая складывается из понятий природы и окружающей человека среды

К дифференцированным экологическим объектам относятся отдельные природные объекты: земля, недра, воды, леса, нелесная растительность, атмосферный воздух, животный мир, генетический фонд, природные ландшафты, природные ресурсы и природные комплексы. Под природными комплексами понимают особо охраняемые территории: заповедники, национальные парки, лесопарки и др.

К особо охраняемым экологическим объектам относятся экологические права граждан. В отличие от природных объектов, охраняемым экологическим законодательством, в данном случае объектом (предметом) охраны выступает не сам человек, а его экологические права и интересы:

- право человека на чистую, здоровую и благоприятную для жизни окружающую среду;

- право гражданина на охрану здоровья от неблагоприятного влияния окружающей среды, являющегося следствием антропогенного воздействия.

В России система регулирования строительной и градостроительной деятельность простроена следующим образом. Существуют и принимаются новые законы Российской Федерации. На их базе субъекты федерации разрабатывают свои законы. В дополнение к ним создана и расширяется система подзаконных актов и нормативно-технических документов нескольких уровней. На верхнем уровне – это ГОСТы и СНиПы, утверждаемые правительством России. На следующем – региональные строительные нормы (РСН), в том числе временные (ВСН), принимаемые органами территориального управления. На третьем и четвёртом уровнях действуют строительно-технологические нормы (СТН) и технические условия (ТУ), несущие отраслевые признаки и утверждаемые министерствами Федерации и регионов. Эту систему дополняют методические пособия, инструкции, рекомендации и им подобные документы. Их задача заключается в разъяснении методов и способов проектирования, строительства и содержания объектов.

В 1998 г. Государственной Думой и Советом Федерации был принят «Градостроительный кодекс РФ» (новая редакция 2005г.). Наряду с другими законами и этот кодекс вошёл в пакет законодательно-правовых документов и стал основополагающим в составе документов, регламентирующих градостроительное планирование.

Субъекты Федерации выпускают свои подзаконные акты, конкретизирующие общероссийские в соответствии с местными условиями. Так, в Москве действует МГСН – 1.01 – 94 – московские городские строительные нормы, утверждённые в 1994 г. Правительством города. До этого действовали ВСН 2-85 «Временные нормы и правила проектирования, планировки и застройки Москвы».

 

Раздел 3. Мероприятия по охране и регулированию качества

Воздушной среды

  Экологические проблемы городов, главным образом наиболее крупных из них,… Значение качества воздуха на жизнедеятельность организмов трудно переоценить. Чистый воздух состоит из…

Раздел 4. Мероприятия по охране и регулированию качества

Водной среды

К водным объектам, расположенным в городской черте, относятся поверхностные водные объекты: водостоки, водоемы, моря и подземные воды. Территория,… Реки - это водные потоки, текущие постоянно или большую часть времени года по… Подземные воды подразделяются на: водоносные горизонты и комплексы, образуя в пространстве бассейны и месторождения.…

Раздел 5. Охрана грунтов почв и растительного покрова

Геологические условия территории как фактор устойчивого развития городской среды. Рельеф территории как основа проектирования инженерной подготовки и благоустройства города. Важнейшие специфические свойства почв. Причины деградации почв. Роль растительности и почв в инфраструктуре города и городском хозяйстве.

Верхняя часть литосферы, которая непосредственно выступает как мине­ральная основа биосферы, в настоящее время подвергается более возрастаю­щему антропогенному воздействию. Воздействие человека на литосферу приближается к пределам, переход которых может вызвать необратимые процессы почти по всей поверхно­стной части земной коры. Экологическая функция литосферы выражается в том, что она является "ба­зовой подсистемой биосферы: образно говоря, вся континентальная и почти вся морская биота опирается на земную кору. Например, техногенное разрушение ми­нимального слоя горных пород на суше или шельфе автоматически уничтожает биоценоз.

Применительно к уровню региона, области, города, района и иных типологических географических единиц, где имеется антропогенное воздействие на окружающую среду, состояние почвы может быть охарактеризовано через характеристики ландшафта. Антропогенный ландшафт – ландшафт, преобразованный хозяйственной деятельностью человека, настолько, что изменена связь природных экологических компонентов в такой степени, что образуется новый комплекс с иными характерами признаками по сравнению с ранее существовавшими. В настоящее время более половины территории суши планеты представлены антропогенными ландшафтами. Если в естественных ландшафтах природные процессы саморегулируются, то в антропогенных они контролируются человеком, во многом определяя в целом состояние окружающей среды. Поэтому целесообразно рассмотреть, каким образом населенные пункты влияют на ландшафты, в том числе и почву, отходами жизнедеятельности.

Почва — один из важнейших компонентов окружающей природной среды. Все основные ее экологические функции замыкаются на одном обобщающем по­казателе — почвенном плодородии. Отчуждая с полей основной (зерно, корнепло­ды, овощи и др.) и побочный урожай (солома, листья, ботва и др.), человек размы­кает частично или полностью биологический круговорот веществ, нарушает спо­собность почвы к саморегуляции и снижает ее плодородие. Даже частичная поте­ря гумуса и. как следствие, снижение плодородия, не дает почве возможность вы­полнять в полной мере свои экологические функции, и она начинает деградиро­вать, т. е. ухудшать свои свойства. К деградации почв (земель) ведут и другие причины, преимущественно антропогенного характера.

В наибольшей степени деградируют почвы агроэкосистем. Причина неустойчивого состояния агроэкосистем обусловлена их упрощенным фитоценозом, который не обеспечивает оптимальную саморегуляцию, постоянство структуры и продуктивности. И если у природных экосистем биологическая продуктивность обеспечивается действием естественных законов природы, то выход первичной продукции (урожая) в агроэкосистемах всецело зависит от уровня агрономических знаний специалистов, технической оснащен­ности, социально-экономических условий и т. д..

Основные виды антропогенного воздействия на почвы следующие:

1). Эрозия (ветровая, техническая и водная);

2). Загрязнение;

3). Вторичное засоление и заболачивание;

4). Опустынивание;

5). Отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства.

Эрозия почв (от лат. «eros» — разъедание) — разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эро­зия) или потоками воды (водная эрозия). Земли, подвергшиеся разрушению в про­цессе эрозии, называют эродированными. К эрозионным процессам относят также техническую эрозию (разруше­ние сельскохозяйственных земель при строительстве и разработке карьеров), во­енную эрозию (воронки, траншеи), ирригационную (разрушение почв при прокладке каналов и нарушении норм поливов) и др.

Однако настоящим бичом земледелия у нас в стране и в мире остаются вод­ная эрозия (ей подвержены 31% суши) и ветровая эрозия (дефляция), активно дей­ствующая на 34% поверхности суши. Эрозия оказывает существенное негативное влияние на состояние почвенного покрова, а во многих случаях разрушает его полностью. Падает биологическая продуктивность растений, снижаются урожаи и качество зерновых культур, хлопка, чая и др.

Ветровая эрозия (дефляция) почв. Под ветровой эрозией понимают выду­вание, перенос и отложение мельчайших почвенных частиц ветром. Интенсив­ность ветровой эрозии зависит от скорости ветра, устойчивости почвы, наличия растительного покрова, особенностей рельефа и от других факторов. Влияние на развитие эрозии оказывают антропогенные факторы, например, уничтоже­ние растительности, нерегулируемый выпас скота, неправильное применение агротехнических мер резко активизируют эрозионные процессы. Различают местную (повседневную) ветровую эрозию и пыльные бури. Пер­вая проявляется в виде поземок и столбов пыли при небольших скоростях ветра.

Пыльные бури возникают при очень сильных и продолжительных ветрах. Скорость ветра достигает 20...30 м/с и более. Наиболее часто пыльные бури на­блюдаются в засушливых районах (сухие степи, полупустыни, пустыни). В настоящее время крупней­ший источник пыли — Арал. На космических снимках видны шлейфы пыли, ко­торые тянутся в стороны от Арала на многие сотни километров. Общая масса пе­реносимой ветром пыли в районе Арала достигает 90 млн т в год. Другой крупный пылевой очаг в России — Черные земли Калмыкии.

Водная эрозия почв (земель). Под водной эрозией понимают разрушение почв под действием временных водных потоков. Различают следующие формы водной эрозии: плоскостную, струйчатую, овражную, береговую. Как и в случае ветровой эрозии, условия для проявления водной эрозии создают природные фак­торы, а основной причиной ее развития является производственная дея­тельность человека

Среди различных форм проявления водной эрозии значительный вред ок­ружающей среде и в первую очередь почвам приносит овражная эро­зия. Овраги уничтожают ценные селько-хозяйственные земли, способствуют интенсивному смыву почвенного покрова, заиливают малые реки и водохранилища, создают густо расчлененный рельеф. Площадь оврагов только на территории Русской равнины составляет 5 млн. га и продолжает увеличиваться.

В процессе хозяйственной деятельности человек может усиливать природ­ное засоление почв. Различают естественные засолении, когда накапливаются углекислые соли Ca, Mg, Na в почве, поступая из грунтовых вод, и вторичные засоления орошаемых земель. В этом случае из-за отсутствия дренажа на поливных участках и плохой гидроизоляции оросительных систем, переходит подъем грунтовых вод, засоление и заболачивание земель.

Во всем мире процессам вторичного засоления и осолонцевания подвер­женно около 30% орошаемых земель. Площадь засоленных почв в России состав­ляет 36 млн. га (18% общей площади орошаемых земель). Засоление почв ослаб­ляет их вклад в поддержание биологического круговорота веществ. Исчезают многие виды растительных организмов, появляются новые растения. Уменьшается генофонд наземных популяций в связи с ухудшени­ем условий жизни организмов, усиливаются миграционные процессы.

Заболачивание почв наблюдается в сильно переувлажненных районах, на­пример, в Нечерноземной зоне России, на Западно-Сибирской низменности, в зо­нах вечной мерзлоты. Заболачивание почв сопровождается деградационными процессами в биоценозах, появлением признаков оглеения и накоплением на по­верхности неразложившихся остатков. Заболачивание ухудшает агрономические свойства почв и снижает производительность лесов.

Одним из глобальных проявлений деградации почв, да и всей окружающей природной среды в целом, является опустынивание. Опустынивание — это про­цесс необратимого изменения почвы и растительности и снижения биологической продуктивности, который в экстремальных случаях может привести к полному разрушению биосферного потенциала и превращению территории в пустыню.

На территории, подверженной опустыниванию, ухудшаются физические свойства почв, гибнет растительность, засоляются грунтовые воды, резко падает биологическая продуктивность, а следовательно, подрывается и способность эко­систем восстанавливаться. И если эрозию можно назвать недугом ландшафта, то опустынивание — это его смерть.

Загрязнение почв - это привнесение в почву новых (не характерных для нее) физических, химических агентов или превышение их концентраций естественного среднемноголетнего уровня в рассматриваемый период времени.

Поверхностные слои почв легко загрязняются. Большие концентрации в почве различных химических соединений — токсикантов пагубно влияют на жиз­недеятельность почвенных организмов. При этом теряется способность почвы к самоочищению от болезнетворных и других нежелательных микроорганизмов, что чревато тяжелыми последствиями для человека, растительного и животного мира. Например, в сильно загрязненных почвах возбудители тифа и паратифа мо­гут сохраняться до полутора лет, тогда как в незагрязненных — лишь в течение двух-трех суток.

Основные загрязнители почвы:

1) пестициды (ядохимикаты);

2) минеральные удобрения;

3) отходы и отбросы производства;

4) газодымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу;

5) нефть и нефтепродукты.

В мире ежегодно производится более миллиона тонн пестицидов. Только в России используется более 100 индивидуальных пестицидов при общем годовом объеме их производства — 100 тыс. т. Наиболее загрязненными пестицидами рай­онами являются Краснодарский край и Ростовская область (в среднем около 20 кг. на 1 га). В России на одного жителя в год приходится около 1 кг пестицидов, в некоторых развитых промышленных странах мира эта величина существенно выше. Мировое производство пестицидов постоянно растет. В настоящее время влияние пестицидов на здоровье населения многие уче­ные приравнивают к воздействию на человека радиоактивных веществ. Достоверно установлено, что при применении пестицидов, наряду с некоторым увеличением урожайности, отмечается рост видового состава вредителей, ухудшаются пищевые качества и сохранность продукции, утрачивается естественное плодородие и т. д.

Пестициды способны проникать в растения из загрязненной почвы через корневую систему, накапливаться в биомассе и впоследствии заражать пищевую цепь. При распылении пестицидов наблюдается интоксикация птиц. С длительным применением пестицидов связывают также развитие резистентных (устойчивых) рас вредителей и появление новых вредных организмов, естественные враги которых были уничтожены.

Почвы загрязняются и минеральными удобрениями, если их используют в неумеренных количествах, теряют при производстве, транспортировке и хране­нии. Экологические последствия этого нарушения в наи­большей степени проявляются в водной среде, в частности при эвтрофизации, которая возникает при смыве с почв избыточного количества азота, фос­фора и других элементов.

В последнее время выявлен еще один неблагоприятный аспект неумеренно­го потребления минеральных удобрений и в первую очередь нитратов. Оказалось, что большое количество нитратов снижает содержание кислорода в почве, а это способствует повышенному выделению в атмосферу ''парниковых'' газов — закиси азота (N₂O) и метана (СН₄). Нитраты опасны и для человека. Так, при поступлении нитратов в человеческий организм в концентрации свыше 50 мг/л отмечается их прямое общетоксическое воздействие.

Зафосфачивание почв (повышение содержания фосфора) происходит в связи с низкой растворимостью почвенных соединений фосфора. Применение калийных удобрений (особенно хлорида кальция - KCl) приводит к накоплению в почве ионов хлора (Cl^-)

К интенсивному загрязнению почв приводят отходы и отбросы производ­ства. Огромные площади земель заня­ты свалками, золоотвалами и др., которые интенсивно загрязняют почвы, а их спо­собность к самоочищению, как известно, ограничена.

Огромный вред для нормального функционирования почв представляют газодымовые выбросы промышленных предприятий. Почва обладает способностью накапливать опасные для здоровья человека загрязняющие вещества, на­пример тяжелые металлы. Вблизи ртутного комбината содержание ртути в почве из-за газодымовых выбросов может повышаться до концентрации, в сотни раз превышающих допустимые.

Самыми мощными источниками загрязнения почвенных покровов являются крупные комбинаты цветной металлургии. В прилегающих к ним землях зарегистрированы высокие уровни тяжелых металлов, относящихся к I классу опасности. Объясняется это, прежде всего тем, что на горнодобывающих предприятиях отрасли все еще преобладает открытый способ добычи минерального сырья.

Одной из серьезных экологических проблем России становится загрязнение земель нефтью и нефтепродуктами в таких нефтедобывающих районах, как Западная Сибирь, Среднее и Нижнее Поволжье и др. Причины загрязнения — аварии на магистральных и внутрипромысловых нефтепроводах, несовершенство техноло­гии нефтедобычи, аварийные и технологические выбросы. В результате, на­пример, в отдельных районах Тюменской и Томской областей концентрации неф­тяных углеводородов в почвах превышают фоновые значения.

Значительную угрозу для здоровья людей представляет загрязнение почв различными патогенами, которые могут проникать в организм человека следую­щим образом:

1. Через цепь «человек — почва — человек». Патогенные организмы выде­ляются зараженным человеком и через почву передаются другому, либо через вы­ращенные на зараженной почве овощи и фрукты. Таким способом человек может заболеть холерой, бациллярной дизентерией, брюшным тифом, паратифом и др. Аналогичным путем в организм человека могут попадать и черви-паразиты;

2. Через цепь: «животные — почва — человек». Существуют ряд заболе­ваний животных, которые передаются человеку путем прямого контакта с почвой, загрязненной вы­делениями инфицированных животных;

3. Через цепь: «почва — человек», когда патогенные организмы попадают из нее в организм человека при прямом контакте (столбняк, ботулизм, микозы и др.).

Городские почвы (урбоземы). Отличие городских почв от естественных по химическому составу, водно-физическим свойствам. Классификация почв: по характеру формирования (насыпные, перемешанные), по гумусированности и оглеенности, по степени нарушенности профиля, по количеству и составу включений (бетон, стекло, токсичные отходы и т.д.) и др. Экраноземы (запечатанные почвы застроенных территорий).; индустриземы (химически загрязненные почвы в промышленных зонах). Воздействие на почвы снегосгонов (примене­ние зимой солей). Загрязнение городских почв тяжелыми металлами и радионуклидами. Эрозийные процессы в городских почвах.

Мероприятия по охране почв включают: снятие почвенного слоя, противоэрационные мероприятия, мелиорацию загрязненных почв.

Снятие и сохранение почвенного слоя. Почвенный слой снимают при проведении всех работ нарушающих его или снижающих его свойства (строительные работы, прокладка коммуникационных линий, добыча полезных ископаемых и пр.). Снятый почвенный слой используется для рекультивации нарушенных земель. Он может складываться во временные отвалы (кавальеры). Снятие и охрану плодородного слоя почвы осуществляют в соответствии с требованиями ГОСТа 17.4.3.03-85. Оценку качества почвенного слоя с целью его дальнейшего использования проводят в соответствии с ГОСТом 17.4.2.02-83. Требования к мощности снимаемого слоя почв при проведении строительных и других работ изложены в ГОСТе 17.5.3.06-85. Если площадь застройки или землеотвода небольшая, снятый почвенный слой используется после завершения строительства для благоустройства территории.

Противоэрозионные мероприятия включают:

· организацию стока поверхностных вод;

· создание устойчивого дернового покрова многолетних трав (или кустарников);

· применение противоэразионных метериалов и конструкций (геосинтетических материалов, биоматов, геоматов);

· насаждение полос леса и т.д.

Мелиорация (улучшение) загрязненных почв включает проведение мероприятий по очистке от загрязнителей (или снижению степени загрязнения). Для восстановления почв, загрязненных металлами, применяют растворы извести и фосфатов с добавками органических веществ. Метод основан на переводе растворенных форм металлов в труднорастворимые. Мероприятиями по мелиорации являются: перемешивание загрязненного верхнего слоя с незагрязненной почвой, а также снятие верхнего слоя и засыпка чистой незагрязненной почвой. Для восстановления почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, осуществляется микробиологическая очистка, обработка почв негашеной известью с активными веществами.

Озеленение как способ оздоровления городской среды

Наличие в городах насаждений является одним из наиболее приятных экологических факторов. Зеленые насаждения активно очищают атмосферу, кондиционируют воздух, снижают уровень шумов, препятствуют возникновению неблагоприятных ветровых режимов, кроме того, зелень в городах благотворно действует на эмоциональное состояние человека. При этом зеленые насаждения должны быть максимально приближены к месту жительства человека, только тогда они могут оказывать максимальный положительный экологический эффект.

Сегодня основная экологическая стратегия, нацеленная на улучшение городской среды должна состоять в максимальном ее приближении к естественной. В этом плане роль растений в городе незаменима.

Зеленые насаждения выполняют в городе разнообразные функции, которые можно разделить на 2 группы:

санитарно-гигенические;

декоративно-планировочные.

Известно, насколько зеленые насаждения смягчают летнюю жару и сухость, защищают от палящего солнца и сильных ветров. Например, в Москве температура воздуха летом в скверах и на бульварах в среднем на 1,5-3°С ниже, а относительная влажность на 2-8% выше, чем на открытых площадях, а в городских парках эта разница возрастает в 3-4 раза. Заметный микроклиматический эффект дает даже такой простой озеленительный прием, как замена открытого грунта, а тем более асфальта, травяным покровом. На орошаемом газоне человек получает тепловой радиации на 40% меньше, чем на оголенной поверхности. Особенно ощутимо защитное влияние растений в южных городах, где в летний зной снижение температуры на 2-3°С уже приносит облегчение. Кстати, растения в этом отношении и экономически эффективны: в зданиях, стены которых скрыты деревьями и вьющимися лианами и виноградом диким, расходуется меньше электроэнергии на кондиционирование воздуха, т.е. меняется тепловой режим. Кроме защиты от прямых солнечных лучей, зеленые насаждения оказывают большое влияние на улучшение радиационного режима в городе.

1 га здоровых зеленых (лесных) насаждений способен за день поглотить 0,2-0,28т. СО2 и выделить 0,18-0,20т. Кислорода. Но здоровых насаждений в Москве мало, и они в основном расположены во дворах, а не вдоль автомагистралей (пример, проспект Мира). В столице 76% парковых насаждений на III и IV стадиях рекреационной дегрессии (полностью вытоптаны), т.е. их кислородо-продуктивность в 1,5-2 раза ниже, чем у здоровых. В центре города растения поглощают лишь 0,5% выбросов угарного газа.

Зеленые насаждения, вытянутые клиньями к центру города, являются проводниками свежего воздуха и способствуют более равномерному оздоровлению городской территории. Чем больше размеры зеленого массива, тем больше влияние он оказывает на прилегающие территории (особенно по направлению ветра). Так, крупные парки снижают концентрацию загрязняющих веществ на расстоянии до 2-3км с наветренной стороны. Лесопарк Сокольники снижает концентрацию оксида углерода в воздухе в зоне 1,5-2км вокруг, а Лосиный остров – 2,5-4км.

Кроме того, городские растения повышают ионизацию воздуха. В частности содержание легких ионов в городских садах и парках втрое выше, чем в неозелененных дворах – колодцах и достигает 800-1200 тыс/см3 (для сравнения, в закрытых многолюдных помещениях – 25-100 тыс/см3). Наиболее активные ионизаторы воздуха – различные виды ивы, белой акации, рябина, сосна. Велика роль растений и в обогащении городской среды фитоицидами, губительными для микробов. В парках Москвы воздух содержит в 200 раз меньше бактерий по сравнению с центральными улицами и площадями города. Особенно много фитоицидов выделяют орех грецкий, можжевельники виргинский и полушаровидный, клен ясенелистный (американский), черемуха обыкновенная, хвойные породы деревьев.

Хорошо известен противошумовой эффект зеленых насаждений, связанный с звукоотражательной и поглощательной функций листвы. Кроны деревьев поглощают от 20 до 70% звуковой энергии. Наиболее эффективен для борьбы с шумом тополь. (Но об этом в спец. лекции позже) Табл. 8.4 Курбатова.

Велика пылеулавливающая роль листвы. Больше всего пыли задерживают деревья и кустарники с опущенными листьями. Эта пыль затем с дождями смывается на землю. Среди деревьев-пылеуловителей выделяются вяз, который задерживает пыли в 5 раз больше тополя.

Растения защищают городскую среду от химического загрязнения. Достаточно сказать, что растительность поглощает из воздуха и связывает 50-60% технических газов, в то время, как атмосферная влага – 5-20%, почва – 5-10%, водоемы и фауна – менее 5%. Из содержащихся в атмосфере соединений фтора листья деревьев поглощают и удерживают до половины его количества. Также велика способность растений поглощать SO2. За вегетативный сезон 1кг. листьев (сухая масса) тополя бальзамического накапливает SO2 18г., ясеня зеленого – 17г., липы – 10г. Ученые Украины показали, что деревья снижают уровень загрязнения воздуха в 1км. от источника выброса на 25-29%, в 2км. – на 46-50%, в 5км. – на 75-85%.

Поглощают растения и вредные примеси из почвы (в европейских странах специально высеивают активные травы-поглотители для очистки почв от загрязнений тяжелыми металлами). Так, обычные придорожные травы: мятлик луговой, пижма, лапчатка гусиная и особенно одуванчик, активно поглощают и удерживают свинец (и из почвы, и из воздуха). Поэтому специалисты считают присутствие одуванчика на уличных газонах фактором оздоровления городской среды.

Москва, особенно центральная часть города, нуждается в новом зеленом строительстве. Но при ограниченных площадях в городе для расширения зеленых насаждений весьма перспективными можно считать развитие вертикального озеленения, а также озеленений крыш зданий. Планировка строений и городских дворов должна стать иной, позволяющей свету проникать до кустарникового и травяного ярусов. Газоны должны состоять из аборигенных злаков, устойчивых к вытаптыванию, засухе и вымоканию. Газонные и сорняковые виды растений должны способствовать быстрому закреплению поверхности, при этом они не хуже деревьев усваивают CO2 и продуцируют кислород и лучше древесно-кустарниковых пород абсорбируют и коцентрируют тяжелые металлы (особенно одуванчик).

Но, к сожалению, ни в Москве, ни в других регионах страны нет питомников, в которых бы выращивали газоны. А во многих европейских странах газоны выращивают как урожай, затем сворачивают корнями вверх в аккуратные валики и грузят на машины. Сразу на месте снятого зерна формируют новый, в год снимают по нескольку таких «газонных» урожаев; и озеленитель с газонокосилкой становится привычной фигурой городского ландшафта. Активно растущие травы и молодые кустарники должны служить основными продуцентами кислорода.

У городской растительности есть еще целый ряд «профессий». Например, для архитекторов-градостроителей зеленые насаждения – своего рода строительный материал при создании городских ландшафтов (Ле Карбюзье говорил, что свои творения он всегда создавал из солнечного света, пространства и зелени). Использование растительности в этом плане многообразно: это и объединение зданий в ансамбли, и смягчение облика «каменного города», и участие зеленых насаждений в объемно-пространственном решении силуэта города или его элементов. При этом создаются, так называемые, фитоконструкции, которые вместе с другой городской растительностью оказывают (в том числе) и эстетическое воздействие на горожан, что повышает устойчивость городских жителей к стрессам городской жизни.

Оценка существующей системы озеленения г.Москвы должна включать в себя анализ природно-территориальных комплексов (ПТК) по следующим показателям:

а) степени нарушенности природных комплексов и отдельных компонентов ландшафтов;

б) параметрам озелененных территорий (площадь, конфигурация, целостность, компактность, местоположение в планировочной структуре);

в) характеру сопредельных территорий, составу и структуре насаждений.

Н.С.Казанский предложил следующие принципы планирования рациональной сети особо охраняемых природных территорий в условиях высокой урбанизации Московского региона и необходимости сохранения устойчивости «островных» экосистем:

- достаточность площади особо охраняемых природных территорий [ООПТ] (не менее 8-10% всей площади урбанизированного района);

- разнообразие ООПТ (широкий набор геометрических форм ООПТ со сбалансированным развитием обширных по площади и мелких охраняемых объектов);

- структурно-планировочная организация ООПТ (пространственная равномерность мети ООПТ всех физико-георафических комплексов, оптимальная пространственная иерархий с включением в обширные ООПТ мелких объектов, нуждающихся в специальной защите созданием «биокоридоров».

При этом разрабатываемая градостроительная документация должна включать в функциональное зонирование территорий следующие зоны: заповедные и охраняемые, природоохранные, буферные и хозяйственного использования. Хочу сказать, что в качестве экологического каркаса системы зеленых насаждений в городе следует использовать структуру водного бассейна речной сети и овражно-балочные природные комплексы.

Хочу обратить особое внимание на то, что зеленое строительство в районах новостроек также сопряжено с немалыми трудностями как технического, так и экономического характера. Стоимость озеленения 1 га территории обходится в среднем в 20 тыс.руб., а устройство газона той же территории – 6 тыс.руб. Озеленение мелких участков стоит еще дороже, достигая 10-15 тыс.руб. за 1 м2. Ясно, что в последнем случае дешевле и проще асфальтировать дворовую территорию, чем озеленять ее. В техническом отношении зеленое строительство затрудняется захламленностью территории новостроек и захораниванием в почве отходов строительства. Однако максимально возможное озеленение городских территорий относится к числу наиболее важных экологических мероприятий в городах.

Существующие нормы и правила озеленения города

Деревья живут более 200 лет, если растут в естественных условиях. В условиях парка продолжительность их жизни сокращается до 80-100 лет. В уличных посадках отмирание деревьев происходит интенсивнее и к 50-60 годам большая их часть погибает. Городские деревья, посаженные вдоль автомобильных дорог и в пешеходных зонах, не доживает и до 30 лет.

Можно выделить следующие основные факторы, оказывающие негативное влияние на состояние городских насаждений:

экологическая обстановка города;

нарушение технологии посадки;

неудовлетворительное состояние почвы;

повреждение вредителями и болезнями;

случайные факторы (вандализм, механические повреждения)

Под воздействием всех этих факторов у растений снижается жизнеспособность и роль. С увеличением возраста деревьев ослабевают их естественные защитные механизмы и падает биологическая устойчивость, снижаются возможности противодействия антропогенным фактором. Поэтому следует дифференцированно подходить к срокам омоложения насаждений на территории города.

Отсюда возникает серьезная проблема: разработать такие меры, которые помогли бы сохранить пока еще существующие насаждения и предложить пути создания фитоценозов, более устойчивых к экстремальным условиям городской среды.

Для того, чтобы повысить качество озеленения, в городах вводят различные нормы и правила, устанавливающие минимальные требования, которые необходимо соблюдать при проведении озеленительных работ. В последнее время в Москве вышел целый ряд постановлений и законов правительства Москвы, направленных на создание и поддержание зеленых насаждений. В том числе, в 1999г. принят Закон г.Москвы «О защите зеленых насаждений», в 2001г. принято Постановление о порядке проведения компенсационного озеленения. В 2002г. утверждены нормы и правила проектрирования комплексного благоустройства на территории г. Москвы, а также правила создания, содержания и охраны зеленых насаждений г. Москвы.

Согласно этим документам, озеленение представляет собой «элемент комплексного благоустройства и ландшафтной организации территории», оно «обеспечивает формирование городской среды с активным использованием растительных компонентов, а также поддержание ранее созданное и изначально существующей природной среды на территории города».

Многие правила носят рекомендательный характер; в них подробно расписано, как подготовить территорию для посадки, какие бывают грунты, их характеристики (кислотность, соленость и т.д.), и какие меры необходимо принять, чтобы их улучшить. Для разных типов деревьев установлено время подготовки посадочных мест, определены размеры ям и траншей. Согласно действующим нормативам, в городе можно высаживать только здоровые растения, без всяких повреждений, с нормально развитой корневой системой. Правилами установлены предельные параметры пересаживаемых деревьев (высота деревьев, диаметр кроны, количество скелетных ветвей и др.). Также при посадке надо соблюдать СНиП’ы; регламентирующие расстояния посадок деревьев и кустарников до инженерных сетей, зданий и сооружений, расстояния между деревьями и кустарниками, высаживаемыми вдоль магистралей и т.д.

Посадка древесных и кустарниковых растений, осуществляемая не произвольно, а в виде растительных группировок. Основные типы растительных группировок следующие: солитер (одиночное растение), рядовая посадка, аллея, живая изгородь, живая стена, группа, букетная посадка (сверхплотная группа, либо посадка нескольких экземпляров в одну посадочную яму), массив, плодовый сад.

При проектировании зеленых насаждений должны быть учтены техногенные и рекреационные нагрузки на ту или иную территорию, т.е., учитывая влияние различных антропогенных факторов, надо подбирать породы максимально адаптированные к темным или иным условиям.

Правилами регламентируются оптимальное время посадки тех или иных типов саженцев, механизмы транспортировки посадочного материала, устройства газонов, цветников, оговорено время выполнения озеленительных работ и крайние температуры, при которых их можно выполнять. Так, весной посадку деревьев нельзя осуществлять при температуре выше +25°С, а зимой (осенью) – ниже 15 °С.

Есть рекомендации на количество насаждений на различных территориях города и ориентировочный % озеленяемых территорий на участках, различающихся по функциональному назначению. Считается, что самыми зелеными территориями общего пользования должны быть бульвары (200-300 деревьев, 1200-1300 кустарников на 1га). Обеспеченность бульваров зелеными насаждениями д.б. не менее 50-65%. На участках жилой застройки д.б. озеленено 40-60% территории. Минимальная обеспеченность насаждениями на участках пром. зоны – 10-15%

Большое внимание уделяется содержанию насаждений в городах, предлагаются нормы, сроки и кратность полива. Установлены определенные требования к подкормке различных растений. Например, для лиственных деревьев необходимо 0г. азот удобрений на 1м2, а для хвойных – 12,5г.

В правилах подробно описан процесс того, как должен проходить порядок приемки объектов озеленения, и то, как должен осуществляться контроль за состоянием озелененных территорий, даны признаки определения качественного состояния насаждений (отдельно для деревьев, кустарников, газонов и цветников). Состояние деревьев и кустарников считается:

- хорошим, если растения «здоровые, нормально развитые, без механических поврждений, густо облиственные, с нормальной окраской и величиной листьев»;

- удовлетворительным, если растения – «условно здоровые (с начальными признаками заболеваний или устраняемыми повреждениями), с наличием усыхающих ветвей, с неравномерно развитой кроной, недостаточно облиственные»;

- неудовлетворительным, если крона слабо развита, достаточно редка, усыхание кроны составляет 50%, имеются признаки поражения болезнями и вредителями, есть значительные механические повреждения.

Часто недооценивают роль газонной растительности в создании озелененных территорий. Однако, по своему воздухоочистительному потенциалу 4 м2 газона сопоставлены с 1 деревом. Кроме того, газонная растительность представляет собой своеобразный водный фильтр, задерживающий взвешенные вещества, поступающие с поверхностным стоком. Склоны, засаженные травяной растительностью, понижают уровень шума от ж/д транспорта на 8-10дБ.

На первый взгляд кажется, что управление хозяйством с соблюдением всех экологических принципов чрезвычайно затратна. Однако, при экономическом анализе необходимо учитывать и социальные выгоды, которые выражаются прежде всего улучшением здоровья населения и качества жизни. Поэтому если думать о будущем, экологические инвестиции должны принести существенные экологические «прибыли».

В последние годы в связи с ростом автотранспорта и жилищного строительства в Москве площади зеленых насаждений сильно уменьшились, а улучшение качества городской среды возможно только при соблюдении экологических принципов, применяемых при построении искусственной городской экосистемы.

 

 

 

Раздел 6. Рекультивация техногенно-загрязненных и нарушенных городских территорий

Оценка урбанизированных территорий по степени загрязнения (ПДК, суммарный показатель загрязнения Z_C, оценка санитарного состояния почв). Методы санации техногенно-загрязненных территорий и восстановления их качеств до уровня, соответствующего целям их дальнейшего хозяйственного использования. Средства и методы экологической рекультивации техногенно-загрязненных территорий.

Показатели и оценка экологического состояния городских почв. Принципы гигиенического нормирования ПДК вредных веществ в почве. Оценка санитарного состояния почв (чистая, слабо загрязненная, умеренно загрязненная, сильно загрязненная). Перечень химических показателей:

- содержание тяжелых металлов 1-го (Cd, Pb, Hg, Zn) и 2-го (Ni, Cu) классов опасности веществ, а также As;

- содержание бенз(а)пирена и нефтепродуктов;

- уровень кислотности (рН);

- определение суммарного показателя загрязнения почв Z_c. Оценочная шкала опасности загрязнения по показателю Z_c: допустимая, умеренно опасная, опасная, чрезвычайно опасная.

Техногенно-загрязненные территории – это земли, утратившие свою хозяйственную ценность или являющиеся источником отрицательного воздействия на ОС в связи с нарушением почвенного и растительного покрова, гидрологического режима, и оборудования техногенного рельефа в результате производственной деятельности человека. Техногенно-загрязненные территории – это территории, почвы и грунты которых могут содержать биогаз, тяжелые металлы, нефть, нефтепродукты и другие вредные вещества, могут иметь повышенный радиационный фон и быть эпидемиологически опасными. К техногенно-загрязненным территориям относятся:

- территории, загрязненные тяжелыми металлами, другими неорганическими и органическими веществами. Оценивается загрязнение почв и грунтов биохимическими и химическими методами.

- территории насыпных грунтов, способных генерировать биогаз. Это свалки, полигоны ТБО; при строительстве зданий на насыпных грунтах возникает опасность наполнения биогаза в подпольях и инженерных коммуникациях (иногда концентрация биогаза может достигать пожаро- и взрывоопасных значений, а концентрация некоторых токсичных веществ может превышать ПДК). В этом случае опасные грунты полностью должны удаляться с территории строительства и заменяться газохимически инертными. В потенциально опасных зонах здания и инженерные сети должны быть обустроены газодренажными системами или газонепроницаемыми экранами;

- территории с повышенным радиационным фоном и эпидемиологической опасностью.

В случае если фактические показатели техногенного загрязнения почвы грунтов (концентрация загрязняющих веществ, биогаза, радиационный фон, эпидемиологические показатели) превышают максимально допустимые значения встает вопрос о санации территории. При этом учитывается стоимость рекультивационных работ, отсутствие негативного влияния санации, степень реального влияния техногенного загрязнения и т.п.

Санитарно-эпидемиологическая оценка качества почв территорий планируемых под новое строительство или реконструкцию, приводит к необходимости рекультивации загрязненных различными токсикантами почв и грунтов, в соответствии с требованиями СанПиН 2.1.7.1287-03.

Рекультивация земель должна проводиться с учетом местных почвенно-климатических условий, степени повреждения и загрязнения, ландшафтно-геохимической характеристики нарушенных земель, конкретного участка.

Целью рекультивация земель является:

1) восстановление земли для сельскохозяйственного освоения (пашни, пастбища, луга);

2) освоение земли для использования в лесном хозяйстве, для создания и реконструкции садов и парков;

3) использование восстанавливаемых территорий для нужд водного хозяйства – сооружения водохранилищ, бассейнов, прудов для разведения водоплавающей птицы, зон отдыха и занятий спортом;

4) строительства промышленных и гражданских комплексов.

При выборе способа рекультивации нарушенных земель определяют:

· характер нарушения земель на рассматриваемой территории;

· природные условия района расположения объекта (рельеф, климат, почвы, геологические строение участка, состав и свойства нарушенных пород);

· формы и уровень воздействия нарушенных земель на окружающую природную среду;

· экономическую эффективность и целесообразность проведения рекультивационных работ;

· социально-экономические условия жизни населения в районе размещения объекта и перспективы развития района.

Для проведения рекультивационных работ на территории будущего строительства разрабатываются проект или мероприятия рекультивации загрязненных почв, которые согласовываются в установленном порядке. Этими документами определяются объемы загрязненных почв и грунтов, места их локализации и выбираются технологические решения проведения рекультивации.

Работы проводятся в несколько этапов:

1. Проводится оценка уровня загрязнения территории: определяется уровень и характер загрязнения; глубина и время загрязнения;

Характеристика почв, включающая содержание органического вещества, песка, глины, суглинков и т.п.;

Определяется гидрогеологическая картина места, уровень и направленность грунтовых вод, территория водосбора;

Наличие на объекте токсичных компонентов, которые могут препятствовать биохимическому окислению загрязнителя;

Микробиологические тесты для определения степени биодеградабельности загрязнителя.

2. Разрабатывается и согласовывается программа (проект) проведения работ.

3. Проведение комплексной очистки и восстановления загрязненной территории с применением биотехнологических методов.

4. Результаты очистки представляются и согласуются в надзорных органах.

Общие требования к рекультивации нарушенных земель с учетом их дальнейшего использования изложены в ГОСТ 17.5.3.04-83 "Охрана природы. Земли. Общие требования к рекультивации земель".

 

Техническая и биологическая рекультивация земель Техническая рекультивация земель (инженерно-технический этап) включает подготовку территории для последующего целевого использования. Этот этап предусматривает проведение планировочных работ, формирование откосов, снятие и нанесение плодородного слоя почвы, устройство гидротехнических и мелиоративных сооружений, а также проведение других работ, создающих необходимые условия для дальнейшего использования рекультивированных земель по целевому назначению или для проведения мероприятий по восстановлению плодородия почв. Техническая рекультивация должна выполняется сразу после завершения строительства. При проведении технического этапа рекультивации земель в зависимости от направления рекультивируемых земель должны быть выполнены следующие основные работы:

· грубая и чистовая планировка поверхности;

· освобождение рекультивируемой поверхности от крупногабаритных обломков, мусора, производственных конструкций и бытовых отходов, строительного мусора с последующим их захоронением или организованным складированием;

· удаление всех временных устройств;

· строительство подъездных путей к рекультивированным участкам, устройство въездов и дорог на них с учетом прохода спецтехники;

· укрепление откосов, ликвидация насыпей и т.д.;

· создание и улучшение структуры рекультивационного слоя, мелиорация токсичных пород и загрязненных почв, если невозможна их засыпка слоем потенциально плодородных пород;

· создание, при необходимости, экранирующего слоя;

· покрытие поверхности потенциально плодородными и (или) плодородными слоями почвы;

· противоэрозионная организация территории.

В течение технического этапа необходимо периодически проводить увлажнение загрязненных участков. В зимний период в этих зонах необходимо проводить снегозадержание.Время окончания технического этапа зависит от степени загрязнения и климатических условий местности. Биологический этап рекультивации включает комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на улучшение агрофизических, агрохимических, биохимических и других свойств почвы. Биологический этап выполняется после завершения технического этапа.

Способ биологической рекультивации проведение следующих этапов работ:

1. Отбор проб для химического анализа.

2. Составление технологической карты рекультивации (рекомендуемый набор биопрепаратов и минеральных добавок, норма расхода и последовательность их применения и т. д.).

3. Обработка рекультивируемой площади биопрепаратами в соответствии с технологической картой.

4. Обработка растений биопрепаратами.

5. Фенологические наблюдения и почвенные анализы.

6. Оценка эффективности обработки.

7. Отбор пробы растений для анализа на вынос вредных веществ и тяжелых металлов в окружающую среду.

Перед проведением биологической рекультивации нарушенных земель на кислых почвах предварительно проводят мелиоративные мероприятия, в том числе известкование почв. Дозы извести устанавливаются по справочным и нормативным документам, действующим в конкретной почвенно-климатической зоне. Классификация и состав работ по рекультивации территорий

По типу выполняемых работ мероприятия по рекультивации почв можно подразделить на:

· ландшафтно-восстановителъные (землевосстановительные), связанные с восстановлением нарушенного ландшафта (рельефа местности, почвенного и растительного покровов);

· экоохранные (средозащитные), связанные с устранением и нейтрализацией вредного воздействия грунтовых масс на среду жизнеобитания (почву, воду, воздух).

По укрупненным технологическим признакам выделяются следующие комплексы работ по рекультивации:

· горно-технические — по восстановлению нарушенного рельефа местности;

· инженерно-строительные и гидротехнические — при освоении восстановленных территорий под строительство и зоны отдыха (инженерно-строительные работы);

· инженерно-технические — по борьбе с пылевым загрязнением, сейсмическими и шумовыми нарушениями (средозащитные работы).

По виду и составу технологических процессов работы по рекультивации классифицируются на:

· горно-планировочные (разравнивание и планировка поверхности отвалов, выполаживание или террасирование откосов, отвалов и уступов в карьерах, стабилизация отдельных площадей);

· инженерную подготовку восстанавливаемых площадей (отвод поверхностных вод и защита от подтопления, размыва и заболачивания; борьба с оврагообразованием и эрозией; устройство дорог, подъездов, съездов);

· биомелиоративные по восстановлению прежнего плодородия перемещенной почвы или создание плодородного слоя на материнских породах;

· гидротехнические по строительству водохозяйственных объектов (устройство ложа водоема, производство береговых укрепительных работ, устройство водозаборных и сбросных сооружений).

Требования к рекультивации при проектировании и строительстве объекта

В соответствии с "Земельным кодексом РФ" [9.4] предприятия, учреждения и организации при проведении строительных и других работ обязаны:

· после окончания работ за свой счет привести нарушенные земли и занимаемые земельные участки в состояние, пригодное для дальнейшего использования их по назначению;

· возместить землепользователям убытки и потери, связанные с изъятием земель для проектируемого объекта.

Для вновь проектируемых объектов рекультивация земли является одной из составных частей работ на строительство предприятия или объектов жилищно-гражданского назначения. Рекультивация проводится, как правило, в границах отведенных проектируемому объекту в постоянное или временное пользование земель. При расположении нарушенных земель в населенных пунктах территорию восстанавливают под сады, подсобные хозяйства и зоны отдыха, включая создание рекреационных водоемов и декоративно-парковых комплексов.

Направление рекультивации выбирается в соответствии с требованиями дальнейшего рационального использования нарушенных земель. С учетом характера нарушения земель направление рекультивации может быть выбрано в соответствии с требованиями ГОСТ 17.5.1.02-83 "Охрана природы. Земли. Классификация нарушенных земель для рекультивации с учетом их последующего целевого использования".

 

Раздел 7. Система управления городскими отходами

Проблема твердых бытовых отходов (ТБО). Понятие "кризиса отходов" и пути его решения. Сбор, транспортировка, переработка и захоронение отходов в системе городского хозяйства. Система санитарной очистки города. Принципы комплексного управления отходами. Методы переработки и утилизации отходов.

Рекультивация полигонов ТБО, как комплекс природоохранных и инженерно-технических мероприятий.

 

Управление твердыми бытовыми отходами (ТБО) – одна из главных задач, имеющая экологическое, экономическое и социальное значение. Эта проблема актуальна для всех стран мира, независимо от уровня их экономического развития и политической ориентации. Управление ТБО занимает второе место по затратам и инвестициям после сектора водоснабжения и канализации.

Наиболее опасными ингредиентами ТБО являются тяжелые металлы, особенно Pb и Cd и их соединения. Они загрязняют почвы, подземные воды, сохраняются после сжигания мусора, выбрасываются вместе с газами мусоросжигания. Свинец легко попадая в кровь, способствует росту кровяного давления у взрослых и нервопатологии у детей. Кадмий является канцерогенным, провоцирует заболевания почек. ТБО представляют серьезную опасность для здоровья населения и окружающей среды, являясь благоприятной средой для развития патогенной (брюшной тиф, дизентерия, туберкулез и т.д.). Особенно высокое микробное загрязнение отмечается на территориях Иркутской обл. (62,9%), г. Москвы (51,1%), Ростовской обл. (43,9%), республики Татарстан (43,8%), Красноярского края (39,8%) и т.д. при среднем по России показателе – 16,3% .

Ежегодно в мире образуется 420 млрд т ТБО, объем которых увеличивается из года в год. Так, например, только в 15 странах Евросоюза количество ТБО, приходящегося на 1 жителя, с 1980 г. увеличилось более чем на 37%.

Система комплексного управления ТБО может быть представлена в виде иерархической последовательности. Первый уровень – сокращение образования ТБО. Это один из первых и важных этапов системы управления отходами, направленный на уменьшение их количества на самом начальном этапе. Сокращение образования ТБО достигается за счет уменьшения общего количества образующихся отходов, снижения их токсичности и содержания в них вредных веществ. Для сокращения количества отходов внедряется система рециклинга. Концепция рециклинга, вынуждает производителя стремится к безотходному производству (что не всегда возможно), либо к максимальной переработке отходов в качестве материального или энергетического строя. Это, в свою очередь, стимулирует использовать для упаковки материалы, пригодные для вторичной переработки (картон, бумагу, алюминиевую фольгу).

Одним из важнейших этапов рециклинга является селективный сбор и сортировка отходов с целью максимального механического извлечения утильных материалов.

Проблема сепарации ТБО – ключевая проблема для выбора способа реализации ТБО. Например, черные металлы выделяются методом магнитной сепарации, цветные металлы – с помощью переменного магнитного поля или методом дробления с последующей пневмо-вибросепарации. Бумага выделяется из бытового мусора на основе пневматического разделения потока в воздухе. Для этого используется сухая сепарация на воздушных сепараторах. Стекло выделяется способом мокрой сепарации в циклонах.

Экономическая целесообразность способа переработки отходов зависит от стоимости альтернативных методов их утилизации, положения на рынке вторсырья и затрат на их переработку. Долгие годы деятельность по переработке отходов затруднялась из-за того, что существовало мнение, будто любое дело должно приносить прибыль. Но забывалось то, что переработка, по сравнению с захоронением и сжиганием, наиболее эффективный способ решения проблемы отходов, так как требует меньше правительственных субсидий. Кроме того, он позволяет экономить энергию и беречь окружающую среду. И поскольку стоимость площадей для захоронения мусора растет из-за ужесточения норм, а печи слишком дороги и опасны для окружающей среды, роль переработки отходов будет неуклонно расти.

Компостирование основывается на выделенных органической составляющей ТБО и приготовлении компоста с использованием его в дальнейшем в качестве органического удобрения. Процесс компостирования это серьезный биохимический процесс со строгим соблюдением всех технологических параметров (влажности, интенсивности аэрации, перемешивания, сушки), который проводится либо в компостных буртах (высотой слоя, созревание осуществляется в течение ТБО не более 2м до 30 суток), либо в медленно вращающихся барабанах. В результате компостирования загрязненность снижается до 5%, а влажность – до 59-63%. При этом в конечном продукте несколько меньше органического компонента, чем в традиционном компосте, получаемом из отходов животноводских ферм, но зато больше микроэлементов. Иногда проводятся совместное компостирование ТБО (70%) и осадков сточных вод (30%).

Прессование – это принудительное разделение ТБО на твердые и жидкие компоненты и последующая переработка давлением 80МПа. Получаемый при таких параметрах твердый материал имеет объемную массу ~1000кг/м3 и используется в строительстве дорог (жидкая фаза подвергается компостированию).

Второй уровень – переработка ТБО. В системе комплексного управления ТБО переработка играет важную роль. Переработка ТБО позволяет получить новые источники энергии, сократить использование природных ресурсов и предотвратить захоронение отходов на полигонах.

Переработка городских отходов, кроме того, способствует сохранению земельных ресурсов, которые требуются для захоронения отходов.

Получили развитие следующие основные направления в переработке: органическая масса компостируется и используется для получения удобрений, текстильная и бумажная макулатура используется для получения новой бумаги, металлолом направляется в переплавку (оставшаяся неорганическая масса прессуется). Основной проблемой переработке является сортировка мусора и разработка технологических процессов переработки.

Третий уровень – ликвидация отходов. Ликвидация ТБО осуществляется термическим способом (на мусоросжигающих заводах), либо отходы размещаются на экологически безопасных полигонах.

В густо населенных районах Европы способ захоронения отходов, как требующий слишком больших площадей и способствующий загрязнению подземных вод, был предпочтен другому – сжиганию.

При сжигании ТБО с золой и дымовыми газами в атмосферу попадают наиболее опасные отходы мусоросжигания – диоксины и фураны. Исследования показали, что диоксины могут быть обнаружены в пробах летучей золы, колосниковых газов, дымовых газов, воздуха вокруг мусоросжигательных заводов, а также в крови людей из состава персонала заводов. Зола, зараженная диоксинами, свозится на свалки, а из них после выщелачивания с осадками попадает в грунтовые воды. В районах захоронения золы, содержащей диоксины, они обнаруживаются в молоке коров. Диоксиды могут сохраняться в окружающей среде в течение десятков лет, и легко переносятся по трофическим цепям.

Эффективность мусоросжигания существенно возрастает при утилизации отходящего тепла для отопления и производства электроэнергии. Например, 2,7% электроэнергии в Швеции производится за счет сжигания ТБО, а в Брюсселе 5% электропотребления – за счет сжигания ТБО. В США сжигают 5% ТБО, в Японии 26%, в Германии ~35%, в Швеции – 51%, в Швейцарии – 76%. Захоронение отходов осталось в числе наиболее популярных методов решения данной проблемы.

Захоронение ТБО на полигонах занимает последнее место в системе комплексного управления ТБО, но продолжает оставаться необходимым средством для обезвреживания органических нефтеперерабатываемых отходов. К таким отходам относятся несгораемые отходы или сгораемые с большим выделением токсичных веществ, которые не могут быть уловлены, или требуют пока неизвестных или слишком дорогостоящих систем очистки воздушных выбросов.

При таком комплексном подходе к управлению ТБО одним из важнейших элементов является сортировка, позволяющая извлечь из твердых бытовых отходов опасные и ценные вещества.

В РФ насчитывается 80 млрд. т ТБО, при этом под полигоны из хозяйственного оборота изымаются сотни тысяч га земли. Основную часть ТБО составляют пищевые отходы, бумага, картон. Для разных городов и регионов РФ состав ТБО изменяется в широких пределах и зависит от многих факторов (климатических и экономических условий, времени года и др.), Например, Московский регион, включающий в себя г. Москву и Московскую область, занимает территорию 47 тыс.км², на которой проживает 17 млн.человек. Ежегодно на территории Московского региона образуется от 8,5 млн. т до 2,3 млн. т ТБО, из которых более 3 млн. т приходится на Москву.

Обезвреживание отходов всегда являлось важной отраслью городского хозяйства Московского региона. Управлению отходами в Московском регионе начали уделять серьезное внимание в 70-х годах – 90% ТБО Московского региона вывозится 4,2 млн. т ТБО, из которых примерно 1 млн. т вывозится неофициально. Полигоны и несанкционированные свалки в Московском регионе занимают площадь более 700 га. Под полигоны ТБО ежегодно отчуждается ~10 тыс. га пригодных для использования земель, не считая площади земель, загрязняемыми многочисленными несанкционированными свалками.

При этом большая часть промышленных отходов токсична – это шламы и осадки водоподготовки, очистных сооружений, отходы химических, нефтехимических, фармакологических и других производств. Мусоросжигательные заводы из-за невозможности удовлетворения экологическим требованиям работают со сниженной производительностью и перерабатывают лишь 1/10 городского мусора. Поэтому основная масса отходов столицы складируется на Тимоховском, Саларьевском, Кучинском, Сосенском и Химкинском полигонах, в которых мощность толщи отходов достигает 20 м и более. Всего в Московской области насчитывается 164 официальных полигона, на которых захоранивается 95% московского мусора. Из них 67% опасны, 19% - крайне опасны для окружающей среды. Тимоховский полигон (в Ногинском районе) стал самой большой «свалкой» Европы. В критическом состоянии находятся полигоны Селезнево (Наро-Фоминский р-н), Кулаковский карьер (Чеховский р-н), Павловское (Истринский р-н), Торбеево (Люберецкий р-н). На 200 полигонах и свалках ТБО Подмосковья (площадью более 1 га каждый) захоронено 120 тыс.т лома черных металлов, 20 тыс.т цветных металлов, стекла, пластмассы, бумаги, картона и др.

Не имеют лицензий на право обращения с отходами почти половина подмосковных полигонов. Количество сырья, находящихся на мелких несанкционированных свалках, просто не поддается учету. Многие из них не надежны с гидрогеологической точки зрения и представляют серьезную опасность для окружающей среды. Так, полигоны, расположенные в карьерах, больше воздействуют на грунтовые воды, чем находящиеся на поверхности земли. К тому же в выемках и карьерах сложнее производить уплотнение отходов, особенно на начальной стадии эксплуатации полигонов. Из-за этого отходы аэрируются свободно поступающим воздухом и чаще возгораются. В то же время полигоны, расположенные на поверхности земли, оказывают более сильное воздействие на окружающую среду из-за растекания фильтра.

В настоящее время захоронения на полигонах составляет (от общего объема ТБО): в России – 99%, в Европе -77%, в Японии – 30%. По расчетам НИиПИ Градостроительства количество ТБО в Москве растет со скоростью 5,5% в год и к 2020 г. составит 30 млн. м³/год. Основные способы захоронения и утилизации ТБО в РФ:

1. Несанкционирование свалки,

2. Санкционированные свалки,

3. Полигоны ТБО,

4. Переработка,

5. Мусоросжигание.

Направления рекультивации полигонов ТБО в зависимости от целевого назначения и дальнейшего использования территории полигона ТБО в хозяйственной деятельности.

 

Раздел 8. Защита городской среды от шума, вибрации, электромагнитных и ионизирующих излучений

Виды физических загрязнений (шум и вибрация, электромагнитное излучение, радиация). Шумовое загрязнение. Интенсивность шума. Аспекты вредности шума. Воздействие шума на организм человека. Основные источники шумового загрязнения. Нормирование шумовых воздействий. Основные методы защиты городской среды от шума. Вибрация и защита от нее. Электромагнитные и ионизирующие излучения. Мероприятия по защите от них.

Рассмотрим общую характеристику и виды шумового загрязнения. Городские шу­мы представляют собой хаотическое сочетание различных мешающих и нежелательных звуков, субъективно воспринимаемых органом слуха чело­века. В физическом смысле звук представляет собой колебательное движе­ние частиц газообразной, жидкой или твердой среды, распространяющееся в виде волн. Звуковые колебания характеризуются скоростью распростра­нения, длиной волны, частотой, интенсивностью.

Человек слышит звук в акустическом диапазоне частотой от 20 до 20 000 Гц. Звук с частотой ниже 20 Гц — инфразвук, выше 20 000 Гц - ультразвук. Хотя инфразвук и ультразвук неслышимы, они так же, как и чрезмерный шум, оказывают на человека вредное воздействие.

Интенсивность звука 1 (Вт/м) — это поток звуковой энергии в едини­цу времени, отнесенный к единице поверхности, через которую он прохо­дит. Звук оказывает давление на барабанную перепонку уха человека, кото­рое называется звуковым давлением (Р).

Восприятие шума человеком ограничено. Порог слышимости опреде­ляется звуковым давлением Р_o, равным 2-10^-5 Па при частоте 1000 Гц. По­рог болевого ощущения звука этой же частоты наступает при давлении равном 200 Па (это верхний предел). Для характеристики уровня звукового давления используют шкалу логарифмов отношения данной величины зву­ка к порогу слышимости. Единицы измерения этой шкалы - децибелы. Уровень звукового давления L, дБ:

L = 20 lg (PP_o),

где Р — среднеквадратичное звуковое давление в данной полосе частот. Величинами L оценивается спектральный состав шумов по частоте.

Уровни звукового давления L в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами являются нормируе­мыми параметрами постоянного шума.

Прибором для измерения звукового давления служит шумомер. Для инте­гральной оценки постоянного шума используется уровень звука L_А, дБА:

L_А = 20lg (Р_А/Р₀),

где Р_А — среднеквадратичное звуковое давление, измеренное с учетом кор­ректировки частотной характеристикой шумомера (шкала А). Известно, что при одном и том же уровне звукового давления человек воспринимает звук высоких частот как более громкий. Шкала А отражает частотную чувстви­тельность человеческого уха.

Три группы интенсивности шума:

- от слухового порога (10-15 дБА) до уровня звукового давления 40 дБА (к восприятию звуков такой интенсивности ухо человека малочувствительно);

- шумы от 40 до 80-90 дБА, содержащие основную массу звуковых сигналов (телепередачи, громкий разговор, бытовой уличный, в том числе транспортный шум и др.). Именно в этом диапазоне ухо человека обладает повышенной способностью дифференцировать и анализировать качество звуков;

- звуки большой интенсивности от 80-90 дБА до уровня болевого порога (120-130 дБА), оказывающие на человека раздражающее воздействие и вызывающие быстрое утомление и нервозность.

В зависимости от длительности воздействия шумы делятся на постоянные и непостоянные. К постоянным относятся шумы, уровни звука которых изме­няются во времени не более чем на 5 дБА (например, шум от постоянно рабо­тающих насосных или вентиляционных установок). Непостоянные шумы де­лятся на колеблющиеся, прерывистые и импульсные. Уровень звука колеблющихся шумов меняется во времени непрерывно (например, все виды транспортных шумов). Прерывистый шум характеризуется паузами. Время, в течение которого прерывистый шум остается постоянным, составляет одну секунду и более (например, шум от лифтов или холодильных установок). Им­пульсные шумы представляют собой звуковые сигналы длительностью менее одной секунды.

Каждый источник шума характеризуется звуковой мощностью. Звуко­вая мощность W, Вт, — это количество звуковой энергии, излучаемой ис­точником в окружающую среду за единицу времени.

Воздействие шума на человека

Аспекты вредности шума:

- психологическая вредность, обусловленная шумом, который считается нежелательным и вызывает раздражение и недовольство человека;

- функциональная вредность, обусловленная шумом, мешающим деятельности человека (работе, разговору, отдыху и др.);

- физиологическая вредность, воздействующая на слух человека (опасность возникновения заболеваний слухового аппарата и даже потери слуха при систематической подверженности шуму 75-85 дБ и выше).

Воздействие шума на организм человека: снижение творческой активности, производительности труда, эффективности отдыха горожан, повышение психической напряженности и кровяного давления, постепенное снижение слуха, развитие неврозов и повышенной агрессивности (все это становится причиной и стимулятором нервных, сердечно-сосудистых, язвенных и др. заболеваний).

Уровни шума на территории города превышают естественный шумовой фон. Шелест листвы, журчание ру­чья, шум морского прибоя, пение птиц создают шум от 10 до 45 дБА. В современных крупных городах до 60% населения проживают в условиях акустического дискомфорта. Повышенный шум вызывает ухудшение слуха, развитие специфического заболевания — неврита слуховых нер­вов, последствием которого может быть глухота. Неспецифическое воз­действие шума проявляется в нарушениях работы нервной и сердечно­сосудистой систем (возрастание артериального давления, раздражитель­ность, апатия и т.п.). При уровне шума 50...60 дБА создаются нагрузки на нервную систему, шум выше 70 дБА вызывает физиологическое воз­действие, шум в 85. ..90 дБА приводит к ухудшению слуха.

Основные источники шума в городе:

- наземный (автотранспорт) и рельсовый транспорт (железнодорожный, трамвай, метрополитен), которые производят до 90% всех шумов;

- места массового скопления людей (стадионы, ярмарки, торговые центры, рынки и др.);

- шум от железнодорожных вокзалов и ж/д путей (в Москве 6 вокзалов находятся в пределах ЦАО, а 3 остальных – в непосредственной близости от его границ);

- источники шумообразования в промышленных и коммунальных объектах: шумное технологическое оборудование, трансформаторы, вентиляторы, компрессоры, газораспределительные подстанции, строительные машины и т.д., а также транспортные коммуникации (автотранспортные и ж/д вводы, эстакады мостовых кранов и др.);

- авиационный шум в радиусе до 30км от взлетно-посадочной плосы;

- в домашних условиях дополнительный шум от бытовых электроприборов, радио- и телеаппаратуры, мелких домашних ремонтных работ.

Нормирование шума на городских территориях. Допустимые уровни звука и уровни звукового давления на территории жилой застройки регла­ментированы СНиП II- 12-77 «Нормы проектирования. Защита от шума», СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, об­щественных зданий и на территории жилой застройки». Норми­руемые максимальные уровни звука превышают нормируемые эквивалент­ные уровни звука на 15 дБ А.

Шумовые характеристики некоторых источников шума приведены в СНиП 11-12-77. Эквивалентные уровни звука автотранспортных потоков в зависимости от категории улиц и дорог изменяются от 73 до 87 дБА. Экви­валентные уровни звука наземных пассажирских, грузовых и электропоез­дов, в зависимости от интенсивности и скорости их движения, составляют 66...91 дБА. Шумы от работы мусороуборочной машины, разгрузки това­ров, спортивных игр и игр детей имеют эквивалентный уровень звука 65...76 дБА. Данные о производственных источниках шума приведены в справочнике проектировщика, в каталогах характеристик технологического оборудования или в паспортах по эксплуатации.

Методы снижения шума.

Основные направления шумозащиты в городе.

- строительно-акустические (повышение звукоизоляции ограждающих конструкций защищаемых объектов и архитектурно-планировочные решения зданий с учетом шумовых воздействий);

- градостроительные:

1)функциональное шумозащитное зонирование городской территории,

2) устройство санитарных разрывов,

3) акустическое экранирование (придорожные подпорные, ограждающие и специальные защитные экраны-стенки, естественные и искусственные элементы рельефа),

4) использование зеленых насаждений,

- технологические (создание более совершенных в акустическом отношении транспортных средств и промышленных установок) и др.;

- административно-организационные.

Градостроительные методы защиты се­литебной территории от шума включают мероприятия по рационально­му проектированию улично-дорожной сети, зонированию территории, организации территориальных разрывов, строи­тельству акустических экранов.

Принцип работы акустического экрана основан на создании за ним зо­ны звуковой тени. Шумозащитные экраны размещают на пути распростра­нения звуков. Экранами могут быть естественные элементы рельефа мест­ности — овраги, балки, выемки, холмы, земляные кавальеры, насыпи. Искусственными сооружениями, экранирующими транспортный шум, яв­ляются расположенные по краю дороги ограждающие и защитные стенки или барьеры, подпорные стенки, а также стенки на разделительной полосе дороги.

Шумозащитные стенки-экраны проектируют из различных материалов — монолитного и сборного железобетона, металлических панелей со звукоизолирующей облицовкой. Иногда в полотно панели включают светопрозрачные вставки из акрилово­го пластика, позволяющие водителям обозревать ландшафт. Экранирующие стенки должны иметь поверхностную плотность не менее 30 кг/м и могут быть облицованы звукопоглощающими материалами.

В качестве шумозащитных экранов используются здания, в помещени­ях которых допускаются уровни звука более 50 дБА. Это здания нежилого назначения — гаражи, склады, магазины, столовые, кафе и другие учреж­дения коммунально-бытового обслуживания. В качестве экранов использу­ются жилые и общественные здания. При этом они должны иметь специ­альную планировку помещений. Со стороны источников шума располагаются подсобные помещения (коридоры, лестничные клетки, кух­ни, санузлы, вестибюли и прочее), одна из жилых комнат квартиры с чис­лом комнат более двух, а также помещения, функциональное назначение которых допускает превышение уровня шума.

Для защиты городской территории от шума применяются специально сформированные полосы зеленых насаждений. Полосы озеленения должны состоять из очень плотных посадок деревьев, смыкающихся своими крона­ми. Однако зеленые насаждения — это сезонное, временное средство шумозащиты.

Приемами планировки создаются бестранспортные зоны на жилых терри­ториях. Число перекрестков и других транспортных узлов должно быть по возможности уменьшено. Зонирование селитебной территории по отношению к источнику шума — транспортной магистрали — должно предусматривать следующие приемы застройки. Вдоль магистральных улиц следует располагать зда­ния предприятий торговли, бытового обслуживания, общественного пита­ния, связи, коммунального хозяйства и здания других учреждений. Пере­численные здания будут выполнять роль шумозащитных экранов, и поэтому располагать их целесообразно без разрывов, используя как единый протяженный комплекс. В случае необходимости в качестве домов-экранов могут быть использованы жилые здания.

В практике градостроительства методы защиты от внешнего городского шума обычно носят комплексный характер. Градостроительные решения, кро­ме шумозащиты, направлены также на выполнение других функций — ин­женерных, архитектурных, санитарно-гигиенических. Например, земляной кавальер является шумозащитным экраном, но кроме этого он используется как озелененный искусственный рельеф.

К технико-технологическим методам относятся мероприятия по сни­жению шума в источнике; использованию новейших акустических техноло­гий. Например, электромобиль на 15...20 дБА менее шумен, чем автомо­биль с дизельным двигателем. Шум, генерируемый шинами автомобиля, может быть снижен на 3...4 дБА при замене асфальтового покрытия на специальное покрытие с содержанием резины.

К административно-организационным методам относятся мероприятия по организации контроля за уровнем шума на городских террито­риях;

1. Рациональная организация транспортных потоков,

2. Ограничение движения грузовых автомобилей и мотоциклов в определенных зо­нах города и по времени;

1. Запрещение звуковых автомобильных сигналов;

4. Вынесение шумных предприятий за пределы спальных районов,

5. Регламентация по времени шумных источников (например, гром­кая музыка) или запрещению их работы (например, громкоговоря­щая связь на сортировочных и грузовых станциях).

Снижение инфразвука в городской среде. Инфразвук — это звуковые колебания и волны с частотами, лежащими ниже полосы слышимых (аку­стических) частот, до 20 Гц. В отличие от слышимого звука, инфразвук имеет большую длину волны и малую частоту колебаний. Инфразвуковые волны могут свободно огибать препятствия, являющиеся экранами для обычных шумов. Инфразвук распространяется в воздушной среде на боль­шие расстояния, поскольку его поглощение в атмосфере незначительно.

Общий (линейный) уровень звукового давления, дБЛин — это величина, измеренная по шкале шумомера «линейная» или рассчитанная путем сум­мирования уровней звукового давления в октавных полосах частот.

Выделяют широкополосный инфразвук, с непрерывным спектром ши­риной более одной октавы, и тональный. Различают постоянный инфразвук, уровень звукового давления которого изменяется за время наблюдения не более чем в два раза (на 6 дБ), при измерении по шкале шумомера «линей­ная» на временной характеристике «медленно», и непостоянный.

Характеристиками постоянного инфразвука являются уровни звуково­го давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8, 16 Гц и общий уровень звукового давления, измеренный по шкале шумомера «линейная», дБЛин. Характеристиками непостоянного инфра­звука являются эквивалентные по энергии уровни звукового давления, дБ, в указанных октавных полосах частот и эквивалентный общий уровень зву­кового давления, дБЛин.

Биологический эффект инфразвука проявляется ответной реакцией всего организма, в которой участвуют преимущественно нервная, сердечно­сосудистая и дыхательная системы. Отмечают особое влияние инфразвука на психоэмоциональную сферу.

Источники инфразвука. Естественными источниками инфразвука яв­ляются землетрясения, извержения вулканов (~ 0,1 Гц), ветры, грозовые разряды (0,25...4 Гц), штормы (~ 10 Гц), северное сияние.

К основным техногенным источникам инфразвуковых колебаний в городах относятся: производственный инфразвук, генерируемый работающим обору­дованием; транспортные потоки, спектры шумов которых содержат инфразвуковые составляющие; строительные и дорожные машины.

На территории жилой застройки уровень инфра­звуковых колебаний меняется от 80 до 100 дБ. Нормируемые параметры предельно допустимых уровней инфразвука на территории жилой застройки определены требованиями СанПиН 2.2.4/2.1.8.583-96 «Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки». Следует отме­тить, что согласно Сан ПиН 2.2.4/2.1.8.562-96 измерение и оценка уровня звукового давления инфразвука могут проводиться в дополнение к измере­нию и оценке шумов, спектр которых охватывает как звуковой, так и инфразвуковой диапазон.

Снижение уровня инфразвука. Обычно инфразвук сопутствует низко­частотным шумам и вибрациям. Поэтому для снижения его уровня необхо­димо проводить мероприятия по уменьшению уровня шума и вибрации на территории жилой застройки. Снижение уровня инфразвука в источнике возникновения достигается уменьшением колебаний вибрирующих объек­тов, пульсации газовых либо гидродинамических потоков.

Воздействие вибрации на организм человека. Нормирование. Методы виброзащиты (виброизоляция, вибродемпфирование). Шумовиброзащита от инженерного оборудования зданий и внешней вибрации: объемно-планировочные решения, конструктивные и градостроительные методы.

Защита городской среды от электромагнитных полей. Электро­магнитное поле — это особая форма материи, посредством которой осуще­ствляется взаимодействие между электрически заряженными частицами. В электромагнитном поле (ЭМП) электрическое поле порождает переменное магнитное поле, а магнитное поле порождает переменное электрическое поле. Поэтому электрическое и магнитное поля не существуют обособлен­но и независимо друг от друга. Электромагнитные колебания распростра­няются в пространстве в виде электромагнитных волн. Электромагнитные волны характеризуются частотой/ Гц, и длиной волны Д, м.

Причины сложности исследования влияния электромагнитных воздействий:

- неприемлимость (в большинстве случаев) ограничения выброса загрязнителя в окружающую среду;

- невозможность замены данного фактора на другой, менее токсичный;

- невозможность очистки эфира от нежелательных излучений;

- вероятность долговременного воздействия электромагнитного поля (ЭМП);

- воздействие ЭМП на большие контингенты людей (включая детей, пожилых и больных);

- органы чувств человека не воспринимают ЭМП;

- трудности статистического описания параметров излучений от многих источников, распределенных в пространстве и имеющих различные режимы работы.

Источники ЭМП

В условиях города на население воздействует как суммарный электромагнитный фон, так и сильные электромагнитные поля от отдельных источников. Максимум электромагнитного фона приходится на интервал времени от 10 до 22 часов. Наибольший динамический диапа­зон изменения электромагнитного фона наблюдается в зимнее время, наи­меньший - в летнее. Интенсивность фона зависит от излучения природных источников, расписания работы ра­диостанций, интенсивности автомобильного движения, близости к электро­энергетическим источникам. Источниками низкочастотных ЭМП в городе являются линии элек­тропередачи (50 Гц). Высокочастотные и сверхвысокочастотные ЭМП излучают пере­дающие радиотехнические объекты (радиовещания, телевидения, радиосвя­зи, радиолокации, радиолюбительского диапазона). Их частотный диапазон очень широк - от 9 кГц до сотен ГГц.

Биологический эффект от электромагнитного облучения зависит от частоты, продолжительности и интенсивности воздействия ЭМП, а также от внешних факторов: температуры и влажности воздуха, уровня шума и т.п. На развитие патогенных реакций в организме человека влияют: область тела, подвергаемая облучению, величина облучаемой поверхности, особен­ности организма (возраст человека, образ жизни, состояние здоровья).

Наиболее изучены тепловые эффекты воздействия ЭМП на биологи­ческие ткани. Они проявляются в диапазонах ВЧ и СВЧ. Наиболее уязви­мыми к действию ЭМП являются ткани с плохой циркуляцией крови и тер­морегуляцией: хрусталик глаза, семенные железы и желчный пузырь, участки желудочно-кишечного тракта.

Нормы ПДУ электромагнитных воздействий. В соответствии с требо­ваниями СанПиН 2.1.2. 1002-00 «Санитарно-эпидемиологические требова­ния к жилым зданиям и помещениям» нормируемый ПДУ напряженности электрического поля (50 Гц), излучаемого воздушными линиями электропередачи (ВЛ) напряжением 300 кВ и выше, составляет на территории жи­лой застройки 1 кВ/м на высоте 1,8 м от поверхности земли.

Специальные нормативы ПДУ установлены для метеорологических РЛС и радиопередающих средств аэропортов гражданской авиации. Для систем сотовой связи, работающих в частотном диапазоне 400... 1200 МГц, ПДУ плотности потока энергии составляют:

- 100 мкВт/см² для пользователей радиотелефонов;

- 10 мкВт/см² для населения, облучаемого от базовых станций.

Методы охраны от ЭМП. К градостроительным методам относятся: организация санитарных разрывов и санитарно-защитных зон источников ЭМП, рациональное размещение источников и приемников излучения (тер­риториальный разнос), экранирование.

Согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 санитарные разрывы устанавли­ваются вдоль воздушных линий электропередачи (ВЛ), в которой напря­женность электрического поля превышает 1 кВ/м. Для вновь проектируе­мых ВЛ допускается принимать границы санитарных разрывов вдоль трассы ВЛ с горизонтальным расположением проводов и без средств сни­жения напряженности электрического поля по обе стороны от нее на сле­дующих расстояниях от проекции на землю крайних фазных проводов в направлении, перпендикулярном к ВЛ:

20 м — для В Л напряжением 330 кВ;

30м — для В Л напряжением 500 кВ;

40 м — для В Л напряжением 750 кВ;

55 м — для ВЛ напряжением 1150 кВ.

Санитарно-защитные зоны для защиты населения от воздействия ЭМП, создаваемых антеннами стационарных передающих радиотехниче­ских объектов, устанавливаются с учетом перспективного развития объекта и населенного пункта. Границы СЗЗ определяются на высоте 2 м от поверх­ности земли по значениям ПДУ. Кроме СЗЗ, вводятся зоны ограничений — это территории, где на высоте более 2 м от поверхности земли интенсив­ность ЭМП превышает ПДУ. СЗЗ и зона ограничений определяются с уче­том суммирования ЭМП отдельных источников, входящих в состав радио­технического объекта. Внешние границы зон определяются расчетным методом по распределению уровней ЭМП на территории, прилегающей к источнику излучения.

На территориях санитарных разрывов, СЗЗ и зон ограничений не до­пускается размещения жилых и общественных зданий, площадок для стоя­нок и остановок транспорта, предприятий по обслуживанию автомобилей, бензозаправочных станций, складов нефти и нефтепродуктов, дачных и садово-огородных участков.

Экранами ЭМП могут быть ограждающие конструкции зданий и кон­структивные элементы сооружений, а также лесонасаждения деревьев и кустарников.

В настоящее время радиоактивные вещества и искусственные источники ионизирующих излучений находят достаточно широкое применение в ядерной энергетике, металлургической, химической, машиностроительной, строительной, нефтедобывающей и других отраслях промышленности, сельском хозяйстве, науке, медицине.

Ионизирующее излучение – это любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов различных знаков. К ионизирующим излучениям относят:

- гамма-излучение – электромагнитное фотонное излучение, испускаемое при ядерных излучениях или ассимиляции частиц;

- характеристическое излучение – фотонное излучение с дискретным спектром, образующееся при изменении энергетического состояния атома;

- тормозное излучение – фотонное излучение с непрерывным спектром, испускаемое при изменении кинетической энергии загрязненных частиц; возникает в среде, окружающей источник бета-излучения в рентгеновских трубках, ускорителях электронов;

- рентгеновское излучение – совокупность тормозного и характеристического излучения;

- корпусное излучение – ионизирующее излучение, состоящее из частиц с массой покоя, отличной от нуля (альфа-, бетачастицы, протоны, нейтроны и др.).

Радиационное загрязнение окружающей среды связано в основном с добычей радиоактивных веществ, их использованием в производстве и созданием специальных установок. В промышленности и других областях источники ионизирующих излучений в абсолютном большинстве случаев применяются в виде источников закрытого типа.

Мощные гамма-установки широко применяются в радиационной химии, особенно в нефтехимии, для получения новых материалов и придания им новых свойств. Установки рентгеновского излучения используют в промышленности и научных исследованиях для изучения внутренней структуры материалов. Широко применяют атомные реакторы в качестве энергетических установок на АЭС и на флоте.

Основными наиболее распространенными источниками ионизирующего излучения являются различные изотопные приборы (РИП) и гамма-дефектоскопические аппараты. РИП представлены толщиномерами, уровнемерами, плотномерами, нейтрализаторами статического электричества, счетчиками предметов, переносными радиометрическими приборами и др.

Радиационная опасность при изготовлении, транспортировке, хранении, установке и эксплуатации РИП определяется гамма -, тормозным излучением; рентгеновским, альфа- и бетта-излучением; потоками нейтронов; радиоактивным загрязнением рабочих поверхностей блока источников излучения, оборудования, потерей и хищением источников и т.д.

В результате воздействия ионизирующего излучения на организм человека в тканях могут происходить физические, химические и биологические процессы. Любой вид из ионизирующих излучений вызывает биологические изменения в организмах, в том числе и человека, как при внешнем облучении, так и при внутреннем (источник внутри организма). В зависимости от величины поглощенной дозы излучения и от индивидуальных особенностей организма изменения могут быть обратимыми. Биологический эффект ионизирующего излучения зависит от величины суммарной дозы, продолжительности воздействия излучения, вида радиации, размеров излучаемой поверхности, облучаемого органа и индивидуальных особенностей организма.

Степень чувствительности различных тканей к облучению неодинакова. Наиболее чувствительны лимфатическая ткань, щитовидная железа, селезенка, костный мозг. Большая чувствительность кроветворных органов к ионизирующему излучению лежит в основе определения возникновения лучевой болезни. При небольших поглощенных дозах проявляются индивидуальные особенности организма человека. Чем моложе человек, тем выше его чувствительность к облучению (особенно высока она у детей). Относительная устойчивость к облучению проявляется после 25 лет.

Существует ряд веществ, которые частично защищают организм от ионизирующего излучения. К ним относятся: хлорид аскорбинат, дихлорид цистомин, салицилат цистомина и др.

Основными мероприятиями по защите населения от ионизирующих излучений являются предупреждение поступления в атмосферу, водную среду и почву отходов производства, содержащих радиоактивные вещества. Необходимо обязательно проводить зонирование территории вне промышленного предприятия. СЗЗ распространяется вокруг источника радиоактивных выбросов на расстояние, за пределами которого уровень облучения не превышает предела дозы (ПД) за год в соответствии с НРБ-76/87.

Для уменьшения опасности ионизирующего облучения жителей и окружающей среды необходимо принять против распространения радиации в местах применения радиоактивных материалов. Для этого стены, потолки, полы, окна и т.д. изготавливают из защитных материалов. К таким материалам относят бетон, баритбетон, кирпич, свинец, свинцовое стекло и др. Толщину защитных экранов определяют расчетным путем, исходя из вида и мощности излучения, при необходимости применяют двойные экраны. Во всех случаях ведется радиационный контроль.

Раздел 9. Управление качеством городской среды

Стратегия регулирования качества городской среды обитания и окружающей среды. Контроль качества окружающей среды - важнейшая задача современного города. Информационные, предупредительные (административно-правовые) и принудительные (экономические) методы управления качеством окружающей среды.

Необходимо отметить, что многие экологические проблемы городов обусловлены не только процессами урбанизации, сколько недостатками в управлении, планировании и отсутствии согласованной политики городского развития. Совершенствование процесса управления городской средой поможет избежать многих экологических проблем при условии разработки органами законодательной и исполнительной власти взвешенной политики в области экологической безопасности. При этом надо четко определить, что такое качество городской окружающей среды, которое понимается как «совокупность фиксированных свойств территории, определяющих степень пригодности как среды обитания человека и возможности повышения этой степени».

Основная задача управления качеством городской среды - обеспечение устойчивого функционирования и развития всех компонентов городской экосистемы. Решение этой задачи имеет чрезвычайную важность, как в глобальном масштабе, так и на уровне отдельных городов, так как большая часть населения в настоящее время проживает в городах и тенденция роста городского населения будет сохраняться.

Применение системного подхода позволит помочь специалистам и лицам, применяющим управляющие и техническме решения, а также политикам понять и оценить взаимосвязь между отдельными элементами городской среды.

Качество городской среды оценивается системой совокупных санитарно-гигиенических и экологических требований. Эти требования выражаются системой показателей, позволяющих охарактеризовать ухудшение состояния окружающей среды и здоровья жителей. Нормирование качества окружающей среды – это установление показателей и пределов, в которых допускается изменение этих показателей (для воздушной и водной сред, почвы и т.д.).

Исходя из вышеизложенного весьма важным представляется наличие у инженеров-строителей, работающих в сфере городского строительства и хозяйства, оптимального объема экологических знаний по управлению качеством окружающей среды для формирования экологического мышления и принятия грамотных решений при осуществлении своей профессиональной деятельности.

Основные методы управления качеством окружающей среды:

- информационные (экологический мониторинг);

- предупредительные (административно-правовые);

- принудительные (экономические).

Среди методов управления качеством окружающей среды важное место занимают информационные методы, к которым, прежде всего, относится мониторинг окружающей среды. Особенностью экологической информационной системы городской территории должна быть ее информационная открытость различным пользователям, включая и общественность. Информационную основу этой системы составляют базы данных, сформированные на основе экологического мониторинга.

Экологический мониторинг – это система наблюдения, оценки и прогнозирования состояния окружающей среды. При этом следует различать понятия «экологический мониторинг» и «экологический контроль». Система экологического мониторинга не включает деятельность по управлению качеством среды, но в то же самое время является источником необходимой информации для принятия экологически значимых решений. Понятие «экологический контроль» следует употреблять, когда речь идет о деятельности, предполагающей принятие регулирующих мер. Таким образом, экологический контроль – это деятельность государственных органов, предприятий, организаций и граждан по соблюдению экологических норм и правил. Более подробно экологический контроль будет рассмотрен в разделе административно-правовые механизмы управления. В природоохранном законодательстве РФ государственная служба экологического мониторинга определяется как часть общей системы экологического контроля.

Комплексный мониторинг окружающей среды включает в себя исследование состояния природных ресурсов воды, воздуха, почвы и биосферы в целом физическими, химическими и биологическими методами с целью обоснования и обеспечения мероприятий по сохранению стабильности природных ресурсов за счет способности их к восстановлению.

Для решения возникающих проблем необходимо создание системы управления состоянием ОС в реальном времени, включая воздушный, водный бассейны и почву. Такая система преследует две цели:

- поддержание состояния ОС на некотором заранее заданном уровне;

- создание экологической обстановки, способствующей улучшению здоровья населения.

Первая цель может рассматриваться как тактическая, а вторая – как стратегическая. Эти цели осуществляются специально уполномоченными государственными органами РФ в области охраны окружающей среды при участии министерств и ведомств через систему наблюдений – Единую государственную систему экологического мониторинга (ЕГСЭМ).

Основными задачами экологического мониторинга являются:

- организация систематических наблюдений за изменением компонентов биосферы;

- оценка наблюдаемых изменений и степени антропогенной нагрузки на окружающую среду;

- прогноз тенденций в изменении биосферы.

Экологический мониторинг является одним из инструментов оптимизации отношений человека с природой, экологизации его хозяйственной деятельности. Экологический мониторинг возник на стыке экологии, биологии, географии, геофизики, геологии и других наук. Поэтому выделяют различные виды мониторинга в зависимости от рассматриваемых объектов: биоэкологический (санитарно-гигиенический), биологический (мониторинг биоты), геоэкологический (природно-хозяйственный), биосферный (глобальный), геофизический, климатический, здоровья населения и др. Однако важнейшей составной частью мониторинга окружающей среды является мониторинг антропогенных загрязнений, которому уделяется основное внимание в данном пособии.

Существуют различные виды классификации мониторинга. Наиболее перспективной для прикладной экологии и, в частности строительной экологии, является классификация, базирующаяся на территориальном принципе.

В соответствии с этим рассматриваются следующие уровни мониторинга окружающей среды:

- глобальный, проводимый на всем земном шаре или в пределах одного-двух материков под эгидой ООН в рамках международного сотрудничества;

- национальный, проводимый на территории одного государства специально уполномоченными органами (службами);

- региональный, проводимый на большом участке территории одного государства или сопредельных государств (например, реки или внутренние моря);

- локальный, проводимый на сравнительно небольшой территории города, водного объекта, района крупного предприятия и т.п.

Особое место в этой классификации занимает фоновый мониторинг, цель которого состоит в получении некоторого эталона состояния окружающей среды и ее изменения в условиях возможно минимального антропогенного воздействия. Данные фонового мониторинга необходимы для анализа результатов всех видов мониторинга. Сам фоновый мониторинг обычно проводится в рамках глобального или национального, но может быть также организован в рамках локального мониторинга перед разработкой проекта или строительством крупного промышленного, энергетического или иного объекта.

Фоновый экологический мониторинг должен выявить глобальные тенденции антропогенных изменений биосферы на фоновом уровне загрязнения. Фоновое загрязнение природной среды изменяется в основном за счет распространения антропогенных загрязняющих веществ в атмосфере на большие расстояния. Поэтому перечень приоритетных загрязнителей и мест контроля определяется масштабами воздействия.

Станции фоновых наблюдений делятся на: базовые и региональные. Базовые станции размещаются в районах, не подверженных непосредственному антропогенному воздействию, и дают информацию об исходном состоянии биосферы. Для всей Земли таких станций, как предполагают ученые, достаточно до 40 на суше и около 10 – в Мировом океане.

Региональные станции располагаются вблизи урбанизированных территорий и дают информацию о состоянии биосферы в подверженных антропогенному влиянию районах. Количество, положение и программа наблюдений таких станций позволяют как можно скорее и полнее выявить все неблагоприятные тенденции регионального характера.

Поскольку фоновый мониторинг является подсистемой глобального и национального, сеть станций, обеспечивающих решение задач этих систем экомониторинга, участвует и в решении задач фонового мониторинга. Для проведения систематических комплексных наблюдений и измерений фонового уровня загрязнений антропогенного происхождения созданы станции комплексного фонового мониторинга, которые располагаются в биосферных заповедниках. На этих станциях решаются следующие задачи:

1. Определение фоновой концентрации (уровней) загрязняющих веществ;
2. Оценка тенденции изменения уровней загрязняющих веществ;
3. Определение пространственного распределения загрязняющих веществ в природных средах.

Подсистемы глобального экологического мониторинга:

- мониторинг климата;

- мониторинг крупномасшабного переноса и осаждения загрязняющих веществ;

- мониторинг для целей здравоохранения;

- мониторинг возобновляемых природных ресурсов;

- мониторинг океана.

Организация национального мониторинга, его уровни:

- станции наблюдения, осуществляющие наблюдения и определенную обработку, и обобщение данных;

- территориальные и региональные центры, осуществляющие обобщение, анализ материалов, составление местных прогнозов и оценку состояния окружающей среды по своей территории;

- Росгидромет и другие головные центры (НИИ), осуществляющие разработку прогнозов и оценку состояния окружающей среды в национальном и глобальном масштабах.

Степень срочности информации национального мониторинга:

- экстренная информация, содержащая сведения о резких изменениях уровня загрязнения, требующая безотлагательного принятия мер, немедленно сообщается местным и центральным органам;

- оперативная информация, охватывающая месячный период наблюдений, перерабатывается на местах и в центральных организациях Росгидромета, сообщается в местные и центральные организации;

- режимная информация, охватывающая годовой период наблюдения и отражающая общее состояние, тенденции в изменении загрязнения природных сред, служит для планирования мероприятий по охране окружающей среды на длительные сроки.

Подсистемы национального экомонитринга:

- мониторинга источников загрязнения;

- мониторинга атмосферного воздуха;

- мониторинга вод суши;

- мониторинга морей;

- мониторинга почв;

- мониторинга биоты;

- фонового мониторинга.

Мониторинг атмосферы осуществляют посты трех категорий:

- стационарные посты, ведущие систематические и длительные наблюдения, оборудованные приборами для отбора и анализа проб воздуха и определения различных (в том числе метеорологических) параметров; эти посты располагаются на открытых площадках в жилых микрорайонах на расстоянии 10-40 м от основных источников загрязнения;

- маршрутные посты, служащие для постоянных наблюдений с помощью передвижной лаборатории на автомашине, позволяющих определять пыль, сажу, типичные газообразные выбросы, главным образом от низких источников, и метеопараметры;

- подфакельные (передвижные) посты, служащие для разовых наблюдений под дымовыми и газовыми факелами.

Для проведения мониторинга вод суши организуются:

- стационарная сеть пунктов наблюдения за естественным составом и загрязнением поверхностных вод;

- специализированная сеть пунктов для решения научно-исследовательских задач;

- временная экспедиционная сеть пунктов.

При проведении мониторинга морей обязательно осуществляются гидрометеорологические наблюдения, а отбор проб проводится на нескольких горизонтах. Программа наблюдений и частота отбора проб определяются категорией станции. Часто практикуется проведение наблюдений по сокращенной программе: растворенный кислород, нефтепродукты, 1-2 загрязнителя, специфичные для данного района. В настоящее время мониторингом морей охвачены все прибрежные моря РФ и отдельные районы открытого океана.

При мониторинге почв обращается повышенное внимание на содержание в них пестицидов. При этом различают две категории почв:

- почвы сельскохозяйственных районов;

- почвы вокруг промышленных и энергетических объектов

Региональный мониторинг организуется на территории крупных регионов больших государств, например, таких как Россия, США, Китай, Индия, Канада и др. Региональный мониторинг решает задачи, специфические для данной территории. Кроме того, региональный мониторинг может быть и международным, если режим включает море (например, Черное, Средиземное или Балтийское) или другие природные образования, требующие совместного внимания нескольких стран, как, например, Великие озера, лежащие на границе США и Канады, или река Дунай, протекающая по территории 9 государств.

Масштаб выполняемых мониторинговых работ определяется, требуемой детальностью исследований, характером решаемых задач, а также имеющимися финансовыми средствами (как правило, это работы 1:10000 – 1:50000 масштабов).

Организация экологического мониторинга Московского региона. Организации, осуществляющие его проведение: регулярные наблюдения за состоянием природных сред в Московском регионе помимо областных служб осуществляют Московский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (МосЦГМС) Росгидромета, Моссанэпидемнадзор, Мосводоканал, Московское НПО «Радон», а инспекционные наблюдения ведут Департамент природопользования Правительства Москвы, ГП «Экотехпром», ГП «Промтехотходы» и некоторые другие городские организации (всего в Москве около 500 организаций по роду своей деятельности проводят наблюдения за качеством атмосферного воздуха, воды и почвы).

Для управленческих структур основными объектами экомониторинга Москвы являются: атмосферный воздух жилых зон, качество питьевых водоисточников и поверхностных вод, городские почвы, а также транспорт и городские инженерные системы. Для разработки управляющих решений по снижению антропогенных воздействий на ОС городским органам необходима следующая информация:

характеристики эталона окружающей среды;

характеристики состояния окружающей среды за различные промежутки времени;

характеристики выбросов (сбросов) загрязнителей в окружающую среду;

краткосрочные и долгосрочные прогнозы уровня загрязнения окружающей среды.

При этом такие воздействия на ОС могут быть:

- плановыми (с периодом, измеряемым годами) для общего улучшения состояния окружающей среды региона;

- эпизодическими (в течение нескольких суток), вызванными, например, неблагоприятными метеорологическими условиями;

- аварийными или экстренными (в течение нескольких часов), вызванными нештатными или опасными ситуациями.

Общегородская система экомониторинга обеспечивает выполнение следующих функций:

- оперативное оповещение об авариях экологического характера в городе, о прогнозах неблагоприятных последствий в случае ожидаемых неблагоприятных метеоусловиях;

- еженедельные оценки городской экологической ситуации по основным средам в форме ситуационных карт;

- расчет интегральных оценок экологической ситуации в городе, прогноз развития экологической обстановки (1 раз в квартал);

- регулярные обобщенные сводки об эпидемиологической ситуации в городе с вероятностной оценкой влияния на нее факторов ОС;

- составление ежегодного сводного отчета.

Система экологического мониторинга строится как двухуровневая, включающая:

1. Специализированные мониторинговые подсистемы федеральных, городских и ведомственных служб, территориальные центры, а также подсистемы предприятий и научных учреждений;
2. Общегородской информационно-аналитический центр, связанный со специализированными подсистемами и органами управления городом.

Основными направлениями развития экомониторинга в Москве в настоящее время является включение его в совершенствование механизма управления качеством ОС через создание устойчивой обратной связи. Приоритетность социально-гигиенической направленности мониторинга делает необходимой соподчиненния проблемы сбора и обработки экологической информации с качественной и количественной оценкой параметров здоровья населения.

Задачи и организация локального мониторинга. Объекты этого экомониторинга: мониторинг среднего города (до 500 тыс. чел.), района расположения промышленного предприятия, ТЭС, АЭС, нефте- газопромысла, разработки полезных ископаемых, полигона твердых бытовых отходов, а также некоторых территорий специфических географических объектов (искусственное водохранилище, озеро, дельта крупной реки, лиман, морской залив и др.). Мониторинг источников загрязнения – подсистема локального мониторинга. Проведение экомониторинга полигона ТБО: наблюдения за элементами водного баланса, атмосферы, почвой, грунтами, растительностью и проведение радиометрического контроля. 2 этапа проведениямониторина: 1 этап – период эксплуатации полигона; 2 этап – послерекультивационный, продолжительностью 5 лет.

Итоги экологического мониторинга и использование его результатов.

Основой административно-правовых методов управления качеством является экологическое право – совокупность эколого-правовых норм, регулирующих общественные отношения в сфере взаимодействия человека с биосферой с целью охраны окружающей среды, предупреждения вредных экологических последствий, оздоровления и улучшения качества природной среды. Соблюдение экологических правил и норм обеспечивается государством в принудительном порядке.

Соблюдение экологических нормативов должно обеспечить экологическую безопасность населения, сохранение генетического фонда человека, растений и животных, рациональное использование природных ресурсов.

Нормативы предельно допустимых вредных воздействий, а также методы их определения носят временный характер и могут совершенствоваться по мере развития науки и техники с учетом международных стандартов, что очень важно при принятии управляющих решений государственными органами.

Оценка согласованности и эффективности принимаемых решений и достигаемых результатов осуществляется с помощью соответствующих показателей качества. Утверждаемые в соответствии с требованиями законодательства нормативы качества окружающей среды служат одним из юридических критериев для определения благоприятного состояния среды. Состояние воздушной и водной сред, почв, соответствующее нормативам качества, свидетельствует об отсутствии антропогенной нагрузки на природную среду либо о высокой эффективности действия механизма по охране ОС.

В настоящее время в системе СНиП нет специального издания, нормирующего экологические параметры, однако, в каждом нормативном акте требования к охране ОС излагаются в отдельных главах. В дополнение к СНиП издаются документы, детально нормирующие параметры среды обитания. Субъекты РФ выпускают свои подзаконные акты, конкретизирующие общероссийские в соответствии с реальными условиями. Например, в Москве действуют городские строительные нормы (МГСН-1.01.00), где имеются отдельные главы по охране ОС. Кроме этих документов научно-исследовательские и проектные организации разрабатывают методические указания, рекомендации, руководства и положения по отдельным проблемам охраны окружающей среды.

В результате к основным экологическим нормативам качества окружающей среды и воздействия на нее относят следующие:

1. Нормативы качества (санитарно-гигиенические):

- предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ по средам;

- предельно допустимый уровень (ПДУ) вредных физических загрязнений (шума, вибрации, электромагнитных полей, радиации и др.).

2. Нормативы воздействия (производственно-хозяйственные):

- предельно допустимый выброс (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферу;

- предельно допустимый сброс (ПДС) вредных веществ в водную среду;

- лимиты размещения отходов;

- лимиты физических воздействий.

3. Комплексные нормативы:

- предельно допустимая экологическая нагрузка (ПДЭН) на окружающую среду.

Необходимо отметить, что полная номенклатура показателей качества среды должна определяться по критериям их пригодности для оценки экологичности развития. Эта система показателей оценки устойчивости развития должна быть технически оправдана и соответствовать научному пониманию описываемой системы.

Для оценки качества городской среды должны быть выбраны такие показатели, которые были бы просты, наглядны и встретили бы информационную поддержку среди пользователей. Ниже будет приведен ориентировочный перечень показателей комплексной оценки качества городской среды на примере г. Москвы.

Показатели качества атмосферного воздуха

Качество атмосферного воздуха определяется уровнем содержания в нем различных загрязняющих веществ, которые при превышении предельно допустимых значений опасны для здоровья и благополучия населения, а также наносят вред объектам ОС. Контролируемыми параметрами городского воздуха являются:

- интенсивность запыления территории, т∙год/км²;

- концентрация оксидов азота, кратность превышения ПДК;

- концентрация диоксида серы, кратность превышения ПДК;

- концентрация сероводорода, кратность превышения ПДК;

- концентрация формальдегида (особенно в помещениях), кратность превышения ПДК;

- концентрация фенола (особенно в помещениях), кратность превышения ПДК;

- концентрация бензапирена, кратность превышения ПДК;

- концентрация диоксинов, кратность превышения ПДК.

При измерении каждого из показателей определяется количество случаев превышения ПДК в различных районах Москвы по отдельным загрязнителям в определенные периоды времени.

Показатели качества водных ресурсов

Оценка качества природных вод производится в соответствии с функциональным назначением водных объектов отдельно по каждой категории объектов:

- показатели качества водных объектов рыбохозяйственного назначения;

- показатели качества водных объектов культурно-бытового назначения;

- показатели качества питьевой воды;

- показатели качества подземных вод.

Единица измерения показателей – количество превышения ПДК на контрольных постах. Перечень контролируемых параметров и периодичность представления данных по каждой группе показателей определяются в соответствии с действующими нормативными документами.

Показатели состояния почвенного покрова

Загрязнения почв и земель оцениваются следующими показателями:

- концентрация свинца, кадмия, ртути, цинка, никеля, меди, мышьяка, фтора, нитратов, бензола, бензапирена, фенолов, диоксинов, полихлорбифенилов, кратность превышения ПДК;

- содержание нефти и нефтепродуктов, мг/кг;

- биологические показатели.

Деградация почв и земель оценивается показателями:

- содержание гумуса, %;

- уменьшение мощности почвенного профиля, % от недеформированного аналога;

- увеличение кислотности, рН;

- увеличение содержания суммы легкорастворимых солей, %;

- увеличение доли обменного натрия, % от емкости катионного обмена;

- эрозия (площадь, подверженная эрозии), км2;

- подтопление (площадь подтопленных территорий), км2.

Кроме того, оцениваются сезонные показатели:

- влажность;

- эмиссия диоксида углерода.

Частота измерений каждого из показателей, периодичность представления результатов, а также перечень контролируемых показателей необходимо уточнять в зависимости от условий мониторинга.

Ключевой этап в процессе оценки характеристик экологичности сред – обеспечение необходимой информацией. Для оценки реалистичности получения необходимой информации требуется проведение консультаций с организациями, осуществляющими мониторинг соответствующих компонентов городской среды. По атмосферному воздуху – консультации с МосЦГМС, по воде – с МосЦГМС и органами СЭН, по шуму – с органами СЭН, по почвам и земельным ресурсам – с Москомземом.

Оценка воздействий на окружающую среду (ОВОС). Нормативные документы для проведения ОВОС. Механизм ОВОС, при проведении которой должны быть рассмотрены:

- цель и необходимость предполагаемой деятельности, способы ее осуществления;

- реальные альтернативы, включая отказ от проекта;

- состояние окружающей среды на данный момент (до начала строительства) в предполагаемом районе размещения;

- виды, характер и степень воздействия на ОС предполагаемого и альтернативных вариантов в условиях нормальной эксплуатации и в аварийных ситуациях;

- изменение ОС при условии осуществления рассматриваемых вариантов, а также социально-экономические последствия, связанные с этим изменением;

- возможности уменьшения вредного воздействия и вероятности экологического риска (аварийных ситуаций);

- обеспечение участия общественности в подготовке и обсуждении материалов ОВОС (принцип гласности);

- в случае если намечаемая хозяйственная деятельность может иметь трансграничное воздействие, учитывать положения Конвенции ЕЭК ООН об оценке воздействия на окружающую среду в трансграничном контексте.

Этапы процесса ОВОС при подготовке ТЭО проекта на строительство новых, реконструкцию, расширение, техническое перевооружение действующих объектов и комплексов (при совместных действиях заказчика, органов власти, населения): 1) подготовка проекта Заявления о воздействии на окружающую среду; 2) подготовка Заявления о воздействии на окружающую среду; 3) проведение общественных слушаний решений по объекту; 4) согласование Министерством природных ресурсов (МПР) РФ Перечня экологических условий для завершения выработки и реализации решений по объекту и оформление результатов ОВОС.

Экологическая паспортизация предприятий и населенных мест. ГОСТ Р17.0.0.06-00 «Экологический паспорт природопользователя». Информация, отражаемая в экологическом паспорте города:

- площадные и линейные характеристики, географическое положение;

- архитектурный ландшафт и планировка жилой застройки;

-микроклиматическая комфортность (температура и влажность воздуха, роза ветров);

- близость промышленных объектов, характер и степень загрязнения воздуха, водной среды и почвы, удельная нагрузка на одного жителя;

- наличие физических загрязнений, в том числе зон акустического дискомфорта;

- демографические и социальные показатели;

- обеспеченность зелеными насаждениями;

- наличие спортплощадок и оздоровительных комплексов;

- состояние здоровья населения.

Радиационно-гигиенический паспорт организации и территории. Паспортизация отходов производства и потребления (сведения о происхождении, количестве, составе, свойствах, классе опасных отходов, условиях и конкретных объектах размещения отходов, технологиях их использования и др.).

Экологическая экспертиза. Объекты экологической экспертизы:

- проекты и технико-экономические обоснования (ТЭО) строительства и эксплуатации хозяйственных сооружений, а также действующие предприятия и комплексы;

- нормативно-техническая документация на создание новой техники, технологий и материалов, а также работающее оборудование и используемые материалы;

- проекты законодательных, нормативных, административных актов и действующее законодательство. Субъекты экологической экспертизы :

- законодательные и исполнительные органы государственной власти, а также суды различных уровней;

- специализированные правительственные организации (министерства, службы, агентства, комиссии, комитеты);

- специализированные неправительственные организации (частные, общественные).

Принципы экологической экспертиз:

- презумция потенциальной экологической опасности любой намечаемой хозяйственной или иной деятельности;

- обязательность проведения государственной экологической экспертизы до принятия решений о реализации объекта экспертизы;

- комплексность оценки воздействия на окружающую среду намечаемой хозяйственной или иной деятельности;

- обязательность учета всех требований экологической безопасности, установленных законодательством в области охраны ОС;

- независимость и беспристрастность экспертов при проведении экспертизы и ответственность их за качество заключения;

- научная обоснованность, объективность и законность заключения;

- достоверность и полнота документации, представляемой на экологическую экспертизу;

- гласность проведения экологической экспертизы, необходимость участия общественных организаций и учета общественного мнения;

- ответственность должностных лиц специально уполномоченного органа исполнительной власти, заказчика объекта экспертизы за организацию и проведение ее. Государственная и общественная экологические экспертизы, порядок проведения.

Экологический аудит (цели и задачи, механизм проведения) Главное назначение экологического аудита: служить инструментом анализа и описания существующего состояния окружающей среды; определять и оценивать сильные и слабые моменты хозяйственной и иной деятельности на данной территории (на данном предприятии) в области охраны ОС; определять приоритетность и привлекательность инвестиций, а также обеспечивать широкое участие общественности; развивать природоохранную стратегию.ё

В соответствии с Федеральным законом «Об охране окружающей среды» (2002 г.) негативное воздействие на окружающую среду является платным и представляет собой форму компенсации ущерба, наносимого окружающей среде. К видам негативного воздействия относятся:

- выбросы в атмосферный воздух;

- сбросы загрязняющих веществ и микроорганизмов в поверхностные и подземные водные объекты, а также на водосборные площади;

- загрязнение недр и почв;

- размещение отходов производства и потребления;

- загрязнение окружающей среды шумом, теплом, электромагнитным, ионизирующим и другими видами физического воздействия.

Экологическая сертификация и лицензирование, экострахование.

Экономические механизмы охраны окружающей среды.

Экологический риск от техногенных воздействий и экономический ущерб для окружающей среды. Методика оценки экологического риска и риска для здоровья человека. Расчет экономического ущерба от загрязнения окружающей среды. Эколого-правовая ответственность за загрязнение окружающей среды. Понятие об экологическом правонарушении. Дисциплинарная, материальная, гражданско-правовая, административная и уголовная ответственность за экологическое правонарушение.

Экологические издержки и ущербы от техногенных воздействий на окружающую среду. Затраты на реализацию природоохранных мероприятий: основные текущие затраты (содержание и обслуживание основных фондов предприятия; на мероприятия природоохранной деятельности, связанные с разработкой новых и совершенствованием существующих технологических процессов, а также осуществлением экологического контроля за выбросами, сбросами вредных веществ в окружающую среду), социальные затраты (реабилитация работников, связанная с повышенной заболеваемостью от негативных производственных воздействий), компенсационные затраты (компенсация потерь продукции из-за снижения производительности труда, связанного с повышенной заболеваемостью работников от воздействия вредных веществ, компенсация потерь продукции, сырья, полуфабрикатов в виде выбросов с отходящими газами или сбросами со сточными водами, компенсация повышенного износа фондов технологического назначения из-за воздействия загрязнений).

Классификация ущербов: потенциальный, возможный, фактический и предотвращенный, а также восполнимый и невосполнимый. Методика расчета экономической оценки ущерба, причиняемого годовыми выбросами загрязнений в атмосферу, сброса загрязняющих веществ в водные объекты. Плата за загрязнение окружающей среды как элемент экономического механизма управления качества среды. Нормативные документы. Платежи за выбросы (сбросы) в пределах установленных предельных нормативов и платежи в пределах установленных временно согласованных нормативов. Размер платы за размещение отходов в пределах установленных природопользователю лимитов. Расчет платы за загрязнение окружающей городской среды.

Плата за загрязнение окружающей среды выражается в денежной компенсации предприятиями социального, экономического и экологического ущерба, наносимого природе и здоровью людей. Плата за загрязнение окружающей среды взимается со всех предприятий (организаций), юридических и физических лиц, занимающихся хозяйственной деятельностью, наносящей ущерб природной среде и здоровью людей.

Градостроительное планирование среды обитания с учетом

Природно-техногенных факторов

Методика комплексной оценки качества среды обитания. Обобщающий анализ градостроительных, планировочных и инженерно-технических средств и методов… Факторы природной среды подлежат учету в практике градостроительной… · увеличением этажности зданий;