Экологизация систем жизнеобеспечения

СИСТЕМНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ЖИЛИЩНОКОММУНАЛЬНОГО КОМПЛЕКСА

УДК 574.2:504.75

С. В. СЕРЯКОВ, аспирант,

В.В. ЗОЛОТАРЕВА, инженер-эколог ЗАО «ВИГК»

ЭКОЛОГИЗАЦИЯ СИСТЕМ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ

Представлены концептуальные подходы устойчивого развития экологичного города, создание которого базируется на сбалансированности, учете экологических, экономических, социальных и иных факторов при осуществлении градостроительной деятельности. Дана сравнительная оценка проблем техногенного подтопления как интегрального показателя целесообразности экологизации систем жизнеобеспечения и долгосрочного использования природных ресурсов.

Как показывает опыт, природа не требует, чтобы её охраняли. Просто ей не надо мешать или не препятствовать использовать свой ассимиляционный потенциал, а в его рамках находить пути развития человечества. В этом и состоит сущность адаптивного природопользования.

Деятельность человека достигла уже такого уровня развития, при котором её влияние на природу приобретает глобальный характер. Природные системы: атмосфера, суша, океан, а также жизнь на планете в целом подвергаются этим воздействиям.

Экологическая проблема возникла с появлением человека на Земле. В естественный и сбалансированный круговорот вещества в биосфере вклинился фактор хозяйственной деятельности человека, который неуклонно вносил дисбаланс в окружающую среду по мере технологической вооруженности. Глубокие потрясения, связанные с геноцидом, вначале по отношению к животному, а затем и растительному миру, наконец, сокрушительное давление на земельные, водные ресурсы и атмосферу, породили тот клубок противоречий, который ныне называется проблемой выживания человечества.

В процессе эволюции человек стал грандиозной геологической, геохимической силой, способной влиять на ход развития самой природы и окружающего нас пространства. Подчиняя себе новые пространства, вовлекая в производство новые природные ресурсы, придумывая изощренные способы добычи средств к существованию, человек оказался в ситуации, когда природа уже не может в отдельных уголках земли справляться с проблемами само-

регуляции, поскольку начинает постепенно утрачивать естественный (выработанный за миллиарды лет эволюции) механизм ассимиляционного потенциала. Отходы жизнедеятельности живых организмов обычно вписываются в естественный круговорот вещества в природе. Хозяйственная же деятельность человека, вовлекая все большее количество природных ресурсов, производит столько отходов в единицу времени, что природные системы не способны их ассимилировать такими темпами, которыми развивается хозяйственная деятельность человека. В силу инерционности биосферы она не успевает осуществлять переработку отходов. Растет энергетическое напряжение в экосфере за счет рассеяния энергии человеком, аккумулированной в земных пластах за сотни миллионов лет эволюции. Нарушается естественный баланс в системе круговорота вещества.

Человечество в городах практически начало задыхаться: от нечистот, которые само породило своей бесхозяйственной деятельностью, недостатка чистого воздуха, а также нехватки одного из важнейших и необходимых благ природы - пресной воды.

Существует баланс между атмосферными, поверхностными и подземными водами, который регулируется естественными процессами круговорота воды и вещества на Земле. Нарушение этого круговорота чревато для экосистем глубокими потрясениями, связанными с обезвоживанием отдельных регионов, и, напротив, обводнением, подтоплением, заболачиванием других, а также засолением почв в результате, например, несбалансированного поливного земледелия.

Вода (как подземная, так и поверхностная) является важнейшим компонентом экосистемы. Экосистема включает в себя взаимодействие множества компонентов, атмосферы, человека, биотических компонентов (флоры и фауны), почвы, подземных и поверхностных вод. Основными источниками загрязнения гидросферы являются промышленные сточные воды, хозяйственнобытовые сточные воды, дренажные воды с орошаемых земель, организованный и неорганизованный сток с территорий населенных пунктов и промышленных площадок, сельскохозяйственных полей и крупных животноводческих комплексов, а также водный транспорт. Загрязнение любого компонента экосистемы неминуемо скажется на качестве подземных вод. А техногенные воздействия на подземные воды чреваты реакцией всех остальных компонентов системы. Так как подъем уровней грунтовых вод (подтопление) приводит к заболачиванию почв, смене в ней окислительно-восстановительной обстановки; вследствие этого меняется состав, разнообразие и количество почвенной флоры и фауны, в частности, некоторые грызуны - разносчики инфекционных заболеваний могут покинуть свои затопленные норы; снижается аэрация корнеобитаемого слоя, и часть деревьев падает, существенно изменяется видовой состав кустарников и травянистой растительности; может усилиться грунтовый сток к рекам, озерам и другим водотокам и водоемам; увеличивается влажность приземного слоя воздуха, что негативно сказывается на здоровье населения. Здесь же уместно упомянуть и вред, инженерным сооружениям и строительным конструкциям, наносимый подтоплением.

Исходя из вышесказанного, хотелось бы отметить, что человеческое общество со дня своего появления несет в себе зародыши геноцида к окружаю-

щему миру, оно неумолимо обезличивает природу, разрушает её многообразие. Следовательно, кризис окружающей среды возник не в результате развития научно-технической революции, а вследствие неадекватной системы управления достижениями научно-технического прогресса и некомпетентного применения технологий, не учитывающих исторически сложившийся механизм саморегулирующейся функции природы.

И все-таки можно утверждать, что принципиально не существует противоречия между природой и современной индустриальной цивилизацией. Социальная сущность экологической безопасности исходит, прежде всего, из обеспечения безопасности среды обитания в наших жилищах, вокруг них, на рабочих местах, в наших городах, районах, краях, наконец, самой биосферы. Сохранить генофонд, поскольку в его разнообразии заложена кривая развития и выживания человека как вида.

Описанные выше проблемы состояния и направленности развития биосферы, её составных частей однозначно показывают сбалансированный характер их существования и развития. Они не могут существовать изолированно друг от друга, представляя собой единое целое. Следовательно, человечество в своей хозяйственной деятельности должно разумно вписываться в эти природные системы, ни в коем случае не выходить за пределы их возможной саморегуляции. В противном случае человечество будет просто вынуждено тратить часть природных ресурсов и средств для поддержания экосистемы в необходимых пределах безопасного проживания.

С середины девяностых годов в России появляются такие понятия, как строительная экология, экологическая инфраструктура, проводится ряд исследований по проблемам экологичности. В результате этого появилось новое понятие - «экологизация», уделяющее большее внимание безопасному проживанию человека.

В настоящее время на территории РФ присутствует такое достаточно опасное природное явление, как техногенное подтопление городских территорий. В той или иной мере подтоплены практически все города и тысячи населенных пунктов. Только за 10 лет площади подтопленных застроенных территорий удвоились, и процесс продолжает развиваться. Это развитие заключается не только в увеличении площади его распространения, но и в качественном изменении природно-техногенной обстановки.

По данным Госстроя России, в 2001 г. в той или иной степени воздействию подтопления были подвержены 960 городов нашей страны. И количество таких городов постоянно растет. Из-за опасных природных и техноприродных процессов растут экономические потери, связанные с разрушением и деформациями зданий и сооружений. В 2001 г. Госстрой оценил ежегодный ущерб Российской Федерации от опасных природных и техноприродных процессов в 92-115 трлн рублей, причем цифры ущерба имеют устойчивую тенденцию к росту. Такое развитие ситуации, в случае неприятия мер по ее изменению, может привести к тому, что большую часть местного и федерального бюджетов придется использовать не на экономическое и социальное развитие, а на оказание помощи пострадавшим и восстановлению разрушенного. Учитывая масштабы и опасность этих процессов, Правительство Российской Федерации

приняло постановление от 21.03.1996 №306 «О мерах по защите от подтопления территорий Российской Федерации».

Кроме того, установлено, что только за счет изменения условий влаго-обмена вследствие застройки и асфальтирования территорий величина дополнительного питания составляет (0,5-1,3)10-4 м/сут.

Таблица 1

Обобщенные значения величины дополнительного инфильтрационногопитания на застроенной территории

Объекты Среднегодовая интенсивность инфильтрации м/сут

Тепловые электростанции (1-20) -10-4

Заводы (1,9 - 9,2) -10-4

Химические, нефтехимические и нефтеперерабатывающие заводы (1 - 4) -10-4

Очистные сооружения водоснабжения и канализации (4 - 6) -10-4

Городские территории (4 - 6) -10-4

Таким образом, происходящий на земле дисбаланс, а также хозяйственная деятельность человека, не только соизмерима с катастрофически развивающимися природными факторами, но даже превышает уровень их воздействия.

Город Томск относится к тем 1059 городам, которые испытывают на себе последствия данного процесса.

Территория г. Томска по физико-географическим, геологическим и гидрогеологическим условиям (значительный избыток влаги, недостаточная теп-лообеспеченность) является потенциально опасной по развитию экзогенных процессов. При техногенном воздействии на эту территорию ускоряется развитие существующих процессов изменения геологической среды, кроме этого, появляются новые. Один из них - подтопление городских территорий в результате формирования техногенных вод в первоначально сухих породах зоны аэрации или повышение уровня грунтовых вод. Основными техногенными причинами развития подтопления являются инфильтрация сточных вод из различных накопителей и отстойников производственных стоков, аварийные утечки из водопроводных и канализационных сетей, нарушение при свайном строительстве условий подземной гидросферы (барражный эффект), сложившихся в естественных условиях. В городской черте регулярно появляются участки земли, затопленные водой. В результате изучения химического состава воды удается установить их принадлежность к тому или иному типу. Зачастую это оказывается не водопроводная, а загрязненная природная вода. Ещё одним возможным фактом подтопления является систематическая конденсация и концентрирование влаги под зданиями, асфальтированными участками дорог, в результате плотной застройки и благоустройства, а также аварии в системах водоснабжения и водоотведения.

Износ инженерных сетей, канализационных сооружений и других сооружений составляет 70-80 %, что приводит к многочисленным серьезным авариям, потерям воды и тепла, недостаточному производству услуг и тепловой энергии, завышению себестоимости продукции. Так, например, «Городские электросети», обеспечивающие подачу электроэнергии городскому хозяйству, принимают за год от АО «Томскэнерго» более одного миллиарда кВт/час, однако реализуют на 150 млн меньше. Потери горэлектросетей в виде блуждающих электрических полей составляют 14-17 %, а оплачивают их конечные потребители. Такие же потери при транспортировке несет и предприятие «Томсктеплосеть», обеспечивающее город теплом. Инженерные сети предприятия, оборудование насосных станций и тепловых узлов изношены на 55 %.

«Томскводоканал» доводит до конечных потребителей 160 тыс. кубометров питьевой воды в сутки, а забирается из подземных источников 220 тыс. м3. Потери достигают 40 %, что в два с лишним раза превышает уровень Западной Европы и США (для справки: в Сингапуре утечки снижены до 6 %, это самый низкий показатель в мире).

Из-за многочисленных повреждений в системах водоснабжения и канализации грунт насыщается влагой, уровень подземных вод повышается. В результате идут оползневые процессы, разрушаются здания. Инженерные сооружения, ранее находившиеся под землей, приходится выносить на поверхность (на проезжую часть улиц). Затапливаются подвалы, теплотрассы, электрокабели.

Последствиями подтопления грунтов слабой литификации является существенное изменение консистенции и физико-механических свойств грунтов и активизации просадки и набухания грунтов, что способствует развитию и активизации ряда неблагоприятных процессов и явлений: увеличению сжимаемости, возникновению деформаций просадки и набухания, проявлению плывунных свойств.

Значение каждого фактора в процессе подтопления неравноценно. Сложно оценить роль каждого. Суммарное их воздействие ведет к развитию дополнительного инфильтрационного питания, создает условия для формирования техногенных вод в первоначально сухих породах, вызывает повышение уровня грунтовых вод. А из-за присутствия блуждающих электрических полей степень электрокоррозионного воздействия удваивается. Количественная оценка суммарного воздействия может быть выполнена на основе оценки динамики изменения уровенного режима подземных вод. Это возможно при наличии режимных скважин с многолетним рядом наблюдений, однако такие данные чаще всего отсутствуют.

Особую роль в развитии подтопления подземными водами играет бар-ражный эффект от фундаментов глубокого заложения. Так, в домах 75 серии увеличение фильтрационных сопротивлений грунтов на единичных свайных полях приводит к подъему уровня грунтовых вод на 0,04-0,3 м. Чтобы свести к минимуму этот фактор риска, необходимо либо отказаться от массового применения свайных фундаментов, заменив их ленточными, и максимально точно проводить прогнозные расчеты на стадии проектных разработок застройки городской территории.

Осваивая территории, человек так или иначе нарушает баланс в геологической среде техногенным воздействием на неё, ведущий к преобразованиям окружающей среды (рис. 1).

Рис. 1. Схема соотношения факторов и условий формирования техногенного подтопления г. Томска

Подтопление городской территории приводит к таким неблагоприятным преобразованиям, как:

1) возникновение и активизация опасных природных и технопри-родных процессов (просадки, оползни, суффозия, набухание);

2) изменение физико-механических, прочностных и деформационных свойств грунтов;

3) затопление подземных сооружений и коммуникаций;

4) трансформация химического состава подземных вод, ускорение миграции компонентов-загрязнителей в плане и в разрезе.

Последствия этих преобразований сказываются:

1) на деформации зданий и сооружений;

2) разрушении подземных сооружений и коммуникаций;

3) теплопотери из теплотрасс вследствие ухудшения условий эксплуатации коммуникаций;

4) загрязнении подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевых целей;

5) загрязнении поверхностных водотоков и водоемов;

6) ухудшении санитарно-эпидемиологической обстановки.

Данные преобразования влекут за собой потери (финансовые, природных ресурсов) и человеческие - (в плане здоровья), что неизбежно влечет за собой ухудшение качества социальной экосистемы, приводя, таким образом, к снижению уровней экологической безопасности на фоне хозяйственной деятельности человека. Поэтому необходима разработка территориальных (муниципальных) программ и генеральных схем экологизации систем жизнеобеспечения урбанизированных территорий (рис. 2).

Наблюдаемое подтопление городской территории представляет собой результат многочисленных ошибок, допущенных без использования экологических систем при инженерном освоении городов. К числу этих ошибок можно отнести:

1) стихийную, фрагментарную инженерную подготовку территории без соответствующих сооружений по сбору и отводу поверхностных и подземных вод;

2) наличие ограждающих дамб, насыпей, автомобильных и железных дорог, способствующих формированию замкнутых пониженных зон интенсивного инфильтрационного питания подземных вод;

3) барражный эффект от свайных глубокозалегающих фундаментов высотных домов, коммуникаций и других видов освоения подземного пространства (погреба, и т.д.), приводящий к изменению напорных функций, изменению направления и скорости движения подземных вод;

4) неблагоприятное геологическое строение территории, предопределяющее и соответствующие гидрогеологические условия: пестрый состав водовмещающих отложений, низкая их фильтрационная способность, повсеместное распространение насыпных грунтов на слабопроницаемых глинистых отложениях;

5) практически повсеместное отсутствие зоны аэрации;

6) утечка из водонесущих коммуникаций;

7) сочетание неблагоприятных климатических факторов (снежная зима, дождливая осень и весна, лето либо сухое и жаркое, либо дождливое);

8) уровненный режим рек Томи, Ушайки, Киргизки.

Принимая во внимание вышесказанное, можно смело утверждать, что важной частью экологизации являются достижение экологически обоснованного соотношения между освоенными и естественными территориями, установление контроля по водоснабжению и водоотведению, необходимые городу, стране и т. д.

К сожалению, до сих пор присутствуют утечки воды из водонесущих коммуникаций.

Власти сетуют на то, что население просто не по назначению использует питьевую воду, и продолжают увеличивать тарифы, несмотря на реальные факты, а расход воды по-прежнему угрожающе увеличивается (табл. 2).

2. Негативное влияние подтопления на урбанизированной территории

Экологизация систем жизнеобеспечения

Таблица 2

Наименование Годы

2000 2001 2002 2003

Подано воды в сеть, тыс. м3 68316,4 70446,1 70407,1 71678,0

Утечки и неучтенные расходы воды, тыс. м3 28693,8 31656,3 32940,3 35590,2

42 44,9 46,8 49,07

Фактический отказ от борьбы с непроизводительными потерями вызывает следующие негативные последствия:

- неоправданное отвлечение из бюджета муниципального образования, дополнительных капитальных вложений, материальных и трудовых ресурсов. Неизбежно возникнет необходимость неоправданного увеличения мощности очистных сооружений сточных вод, т.е. проектирования, строительства и эксплуатации новых объектов для нейтрализации и очистки хозяйственнобытовых и промышленных сточных вод;

- увеличение объемов добычи подземной воды на Обь-Томском междуречье будет способствовать активизации процессов подтягивания (подсасывания) вод из водоносных горизонтов, в которые закачиваются жидкие радиоактивные отходы на территории г. Северска;

- при значительных потерях воды возрастет интенсивность техногенного подтопления территорий г. Томска. В настоящее время по этой причине ухудшаются условия эксплуатации и сохранности жилищного фонда и объектов инженерной инфраструктуры, возрастают финансовые расходы на обслуживание жилищного фонда;

- увеличение добычи подземной воды приведет к ущемлению социально-экономических и экологических интересов населения, проживающего на территории Обь-Томского междуречья. В настоящее время экономический ущерб и упущенная выгода предприятий ЖКХ и сельскохозяйственного производства, расположенных в водоохранной зоне водозабора, составляет ежегодно порядка 30,0 млн руб., которые МП «Томскводоканал» не восполняет.

Оттягивание решения проблем, связанных с непроизводительными потерями, приведет к ухудшению экологической безопасности в результате совместной эксплуатации систем водоснабжения городов Томска, Северска, Обь-Томского междуречья и систем захоронения жидких радиоактивных отходов.

Концепция устойчивого развития городов или экологичного города должна учитывать требования Градостроительного кодекса «О принципах законодательства и градостроительной деятельности», который указывает на необходимость обеспечения сбалансированного учета экологических, экономических, социальных и иных факторов при осуществлении градостроительной деятельности.

Экологичный город в современном понимании - это город с высоким качеством среды жизни, находящийся в экологическом равновесии с природой, с плотной застройкой, с экологичными зданиями и инженерными сооружениями, с экологически красивой архитектурно-ландшафтной средой, с экологиче-

ски эффективной индустрией, с решенными проблемами энергетики и транспорта, с экологически ответственной и социально гармоничной культурой, с красивым и функционально привлекательным пейзажем Экологичный город -это объединение экологичных метаболических процессов и функцииональной устойчивости, экологичного и производительного ландшафта, экологичной промышленности, а главное культуры.

Экологизация систем жизнеобеспечения - это поддержание экологического равновесия между городом и природой, т.е., достижение условий и уровня сбалансированного сосуществования окружающей природной среды и хозяйственной деятельности человека, долгосрочном использовании природных ресурсов. Это создание комфортных условий хозяйственной деятельности человека в комфортной среде обитания. Наконец, это система регулирования, комплекс упреждающих мероприятий, направленных на недопущение развития чрезвычайных ситуаций не только в рамках хозяйственной деятельности человека, но и в условиях предсказуемости развития экстремальных ситуаций в самой природной среде (своевременно реагировать на возможные стихийные бедствия, включая ураганы, землетрясения, наводнения, оползни и т. д., уметь предсказывать их проявления).

Библиографический список

1. Игнатов, В.Г. Экология и экономика природопользования / В.Г. Игнатов, А.В. Кокин. -2003. - С. 79-88.

2. Хотунцев, Ю.Л. Экология и экологическая безопасность / Ю.Л. Хотунцев. - 2003. - С. 44-48.

3. Рудаков, В.К. Формирование зон техногенных загрязнений в неглубоких потоках подземных вод / В.К. Рудаков // ВСТ. - 1994. - № 3.

4. Теория и методология экологической геологии / В.Т. Трофимов [и др.]. Под ред. В.Т. Трофимова. - М. : Изд-во МГУ, 1997. - 387 с.

S.V. SERYAKOV, V.V. ZOLOTAREVA ECOLOGIZATION OF LIFE-SUPPORT SYSTEM

Conceptual approaches to the stable «Ecological city» development, the creation of which is based on estimation of ecological, economic, social and other factors at city construction are presented in the paper. The comparative estimation of the problems of technical underflooding as integral factor to practicability of ecologization of life-support systems and long-term use of natural resources is given.