Экологическая совместимость населенных мест и природной среды

Городская среда представляет собой совокупность двух субсистем:

1. антропогенной,
2. природной.

Урбанизированные образования, как правило, представляют собой зависимые экосистемы, потребляющие природные ресурсы на значительных территориях. Чем больше город, тем значительней ареал его влияния, где возникают предпосылки нарушения экологического равновесия во второй субсистеме — природной.

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

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

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

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

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

ДЕТ определяют поэтапно, оценивая систему критериев. На первом этапе выявляют значение исходных показателей. Эти показатели объединяют в четыре группы.

Первая, условно названная территориальной, интегрирует перечисленные ниже показатели, вытекающие из проектов региональной, районной планировки или существующей ситуации, сложившейся на рассматриваемой территории:

• общая площадь района (S), которую считают единой биоэкономической территориальной системой (БТС);
• площадь урбанизированных территорий: всех населенных мест, отдельно стоящих промышленных и коммунально-складских зон, внегородских транспортных коммуникаций и объектов дорожного хозяйства (Sy);
• то же, выделяемая для новых поселений или расширения существующих;
• площадь растительного покрова, но без лесов и пашенных земель, существующего (Spacт) и по проекту планировки;
• общая площадь территорий интенсивного сельскохозяйственного использования, существующая (Scx) и намечаемая для расширения сельскохозяйственной базы и пригородного садоводства;
• площадь лесных массивов, существующая (лес) и по проекту планировки (Srnec).

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

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

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

Изучают водные режимы и определяют:

• кратность водообмена, которая зависит от скоростей течения. Они должны превышать 0,2 м/с;
• расходы воды, которые не должны быть меньше 5 м3/с; меженные расходы GM в пригодных для водопотребления водоемах и водотоках на входе в изучаемый район, м3/с.

Часто для водоснабжения используют подземные воды. В этом случае возможности водопотребления исследуют по мощности во до насыщенных горизонтов. По геологическому и гидрогеологическому строению земной коры определяют пределы безопасного изъятия воды. Учитывают на только притоки подземных вод, но и возможности динамических процессов в толще пород: просадок и диффузии грунтов.

Третья группа исходных показателей характеризует свойства биосферы — растительных сообществ по ведущим факторам, лимитирующим экологическую устойчивость системы.

Она зависит от репродуктивное природно-территориальных биоценозов. По этому признаку их делят на 8 видов, от лесотундры до полупустыни (таблица 3.6). В таблицу включено 6 факторов, от которых зависит градостроительная емкость территорий. Рассматривается их энергетический и газообменный потенциал. Выделены показатели, отражающие удельную массу особо продуктивных территорий. Установлены минимальные пределы лесистости и особо охраняемых территорий.

Таблица 3.6

Лесистость, которую мы обозначили как коэффициент ΔS_лес (доля земель, покрытых лесом), выражают в % общей площади рассматриваемого района. Другим показателем отражают (также в %) долю особо охраняемых территорий природного ландшафта. Его обозначили коэффициентом ΔS_охр. К этим территориям относят зоны экологического равновесия, буферные и компенсационные, заказники, лесопарки, заповедники.

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

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

Структура потребляемых топливно-энергетических ресурсов (ТЭР).

В практике обычно используют:

1. электроэнергию;
2. жидкое топливо и природный газ;
3. твердое топливо, уголь, сланец и т.д.

Суммарную величину ТЭР определяют как сумму долей используемых видов в общем балансе энергоносителей и представляют в виде ТЭР =

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

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

Энергетические ресурсы исчисляют в тоннах условного топлива (тут). Удельная теплота сгорания одной тут равна 7x10 ккал, или 7 Гкал.

Расход воды на жилищно-коммунальные и промышленные нужды. Его определяют по планируемой норме водопотребления на одного жителя. Если в структуре промышленности нет водоемких производств, то промышленные расходы воды учитывают, вводя коэффициентПо статистическим данным его можно принимать порядка

На втором этапе определяют производные показатели, необходимые для обоснования экологической емкости территорий. Последовательно используют каждый из лимитирующих критериев, приведенных в таблице 3.6. Частные значения допустимой емкости рассчитывают в следующей последовательности.

1. Частную емкость территории по расходу энергии определяют, исходя из того, что критерием является безопасный максимум использования энергии у поверхности земли. Тогда емкость тут/год рассчитывают по формуле

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

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

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

(3.3)

где tH0 — расчетная температура наружного воздуха, которую принимают в расчете отопления зданий в пределах tH0 < - 5 °С (для конкретного географического района принимается по данным СНиП «Строительная климатология и геофизика» как средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92).

Частную емкость территории по условиям эмиссии углекислого газа в атмосферу определяют с учетом ассимиляционной способности растительного покрова района.

Учитывают и национальные квоты эмиссии углекислоты, установленные для ряда государств. В Европе базовым уровнем квот является 5 — 7% от объема суммарного биотического газообмена на территории.

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

Кроме того, при расчете учитывают, что растительные сообщества не однородны. Поэтому данные, приведенные в графе 5 таблица3.6, корректируют поправочными коэффициентами. В результате расчетная формула приобретает вид

(3.4)

где S — площадь территории БТС или района, км ; ASmc — показатель лесистости, доли единицы; SpaCT — площадь растительного покрова без лесов и пашень, км , q(C02) — интенсивность газообмена — ассимиляции углекислого газа растительным сообществом, т/год, принимается по таблице 3.6; а — поправочный коэффициент к показателю лесистости, принимаемый по таблице 3.7; р — то же, к показателю площади растительного покрова, принимаемый по той же таблице.

Таблица 3.7

Исходя из полученной величины Ej определяют частное ДЕТ по условию эмиссии углекислого газа. Демографическая нагрузка будет равна:

где N2 — допустимое количество жителей по второму условию, чел.; кТЭр2 — относительная величина использования второго вида ТЭР в топливно-энергетическом балансе территории; Атерз~то же, третьего вида; 1,2 и 3,3 — коэффициенты, которыми учитывают выделяемый СО₂ при сжигании 1 тут второго и третьего видов; 0,32 — среднее количество углекислого газа, выделяемого в процессе жизнедеятельности человека, т(СO₂)/чел.-год [остальные обозначения см. формулу (3.2)].

3. Частную емкость территории по условию воспроизводства кислорода атмосферой определяют, учитывая нормы его изъятия. В России отсутствуют государственные квоты по этому показателю. Однако в практике принимают ее в размере 12% от величины воспроизводства кислорода растительным покровом. Для вычисления пользуются формулой:

(3.6)

82 где q{0{)— интенсивность газообмена — воспроизводства кислорода растительным сообществом, т/год, принимаемая по таблице 3.6 (остальные обозначения см. предыдущие формулы).

Тогда частную допустимую нагрузку или ДЕТ по расходу кислорода определяют по формуле:

(3.7)

где Лз — допустимое количество жителей района по условиям воспроизводства кислорода, чел.; 2,5 — коэффициент, которым учитывают изъятие кислорода стационарными и мобильными объектами, включая транспорт, при сжигании органического топлива разного состава, т/тут; ктэр 1 — потребляемое количество электроэнергии в структуре топливно-энергетического баланса территории, доли единицы; 0,29 — среднее количество кислорода, поглощаемое человеком в процессе жизнедеятельности, т/чел. в год.

4. Частную емкость территории, м7сут, по наличию ресурсов поверхностных вод определяют по формуле

(3.8)

где GM — меженный расход воды в пригодных для водозабора водоемах и водотоках, м3/с; квод — предел экологически безопасного изъятия воды всеми пользователями. Оптимальное значение квод = 0,1.

Если расходы гидрологической системы района не обеспечивают градостроительных потребностей, то прибегают к использованию водоемов и водотоков прилегающих районов. Одновременно рассматривают альтернативу, изучают возможность потребления воды из водоносных горизонтов.

Частная ДЕТ по расходу воды на жилищно-коммунальные нужды проверяется по формуле:

где N4 — допустимая численность населения по условиям обеспечения водой бытовых, коммунальных и производственных нужд, чел.; /\к — планируемая норма среднесуточного водопотребления с учетом коммунально-бытовых нужд. Эта норма принимается в пределах 0,35 <

При отсутствий таких водоемких производств, как обогащение полезных ископаемых, металлургия, электроэнергетика, целлюлозно-бумажное и др., а также орошаемых земель, на основании статистических данных повышающий коэффициент принимают в пределах

• Эффективная политика борьбы с каждым из вредных явлений и реставрация природной среды
• 17 сентября молодые экологи из движения Местные вышли с пикетом к офису компании «Сибур»
• 5 июня 2010 года во многих города Московской области проходит экологическая акции
• Активная реакция среды в водоемах
• Акция Движения Местные Польша покрывает терроризм
• Анализ параметров среды как фона для отбора образцов томата
• Архитектурно-планировочная подсистема управления охраной среды обитания, базис экосистемы
• Болезнетворные организмы занимают достойное место в жизненной системе
• В Москве стартует межрегиональная экологическая акция "живой ручей" за живую природу
• Взаимодействие АЭС и окружающей среды
• Взаимодействие ГЭС и окружающей среды
• Взаимодействие ТЭС и окружающей среды
• Видовой состав и экологическая характеристика фауны шмелей Удмуртии
• Виды рыб, как и другие организмы, населяют определенные, свойственные им различные местообитания
• Влияние среды на эффективность отбора в ранних поколениях