Пофакторная оценка городской окружающей среды
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Московский государственный строительный университет
Кафедра Городского строительства и экологической безопасности
Факторы оценки городской среды обитания
Учебное пособие
Москва 2012
Введение
Жизнедеятельность человека в условиях городской среды сопровождается воздействием на него различных факторов. Значительные антропогенные нагрузки на окружающую среду создают автотранспорт, теплоэнергетический комплекс, промышленность, сельское хозяйство, отходы производства и потребления. Среди факторов, создающих большие антропогенные нагрузки на окружающую среду, весомую роль играет строительство, особенно градостроительная деятельность. За долгие годы строительство превратилось в природоформирующий и даже средообразующий фактор. Человечество в своем все возрастающем количестве активно застраивает территории, создавая все новые города, расширяя их вплоть до мегаполисов, развивает промышленные зоны, уничтожая, а в лучшем случае, существенно изменяя природные ландшафты, еще сохранившиеся экосистемы. Сверхзадачей каждого специалиста, принимающего решение о создании нового объекта, является минимизация ущерба тому, что было создано природой в процессе эволюции, а при глобально-комплексном и бережливом отношении не только уменьшение ущерба, но и содействие развитию естественных природных процессов.
Для этого необходимо максимально гармонизировать задачу строительства и воздействия на среду в результате достижения поставленной цели. При этом продолжая рассмотрение взаимодействия феномена устойчивого развития и строительного освоения территорий и учитывая различные мнения по этой проблеме можно с одной стороны, усугубить представления о все более развивающемся экологическом кризисе, а с другой – необходимо подчеркнуть настоятельную необходимость повышения уровня экологичности строительства, особенно развития и реконструкции городской среды.
При этом надо понимать, что по силе своего воздействия только строительство может подходить под определение гениального русского ученого В.И. Вернадского, утверждавшего, что человеческая деятельность на Земле соизмерима с главнейшими геологическими процессами на Земле.
Построенные человеком города представляют собой искусственную окружающую среду для его обитателей. Это вновь сформированная на начальной природной базе техногенная искусственная экосистема, стабильность которой поддерживается исключительно только человеком, что определяет ее как закрытую систему. В таких системах взаимодействия между составляющими элементами осуществляются привнесением необходимого количества энергии, вещества и информации, их превращениями и удалением отходов за счет искусственного движения, которое в городе возможно только за счет деятельности его населения. Для создания такой городской экосистемы необходимо строительство в экологической, природосовместимой форме. Поэтому при осуществлении строительной политики городов необходимо постепенное осознание факта, что все проектируемые сооружения должны максимально «вписываться» в природную среду, в природные или в устойчиво сложившиеся вторичные ландшафты, а технологии возведения и применяемые строительные материалы зданий и сооружений, как элементов создаваемой среды обитания должны не нарушать связей в природной среде и быть по своему составу адекватными природным материалам. Последнее является исключительно важным, так как определяет способность возведенных сооружений к ассимиляции природной средой после того как в них исчезнет необходимость. Это, в частности, в значительной мере поможет решить проблему утилизации отходов, или хотя бы утилизации строительного мусора, образующегося в процессе строительства или при разборке зданий и сооружений.
В настоящее время экологические проблемы городской среды продолжают оставаться острыми и актуальными. Загрязнение водных ресурсов и атмосферного воздуха остается высоким из-за устаревшего оборудования и недостаточного внедрения современных технологий и очистных сооружений. В связи с резким увеличением числа легковых автомобилей в городах наблюдается рост химического и шумового загрязнения на примагистральных территориях. Из-за недостаточного финансирования ухудшилось санитарное состояние и степень благоустройства городских и прилегающих к ним территорий.
Строительные и отделочные материалы не всегда обладают достаточным экологическим качеством, трудно прогнозируемым в перспективе. Например, ряд теплоизоляционных материалов (в частности, пенополистирол) начинают постепенно деструктироваться и выделять токсичные вещества. Другие строительные материалы требуют оценки на радиоактивное излучение.
В современных экономических условиях при перераспределении валового национального продукта повысились требования к качеству, а, следовательно, и к экологичности жилища; повышается качество и многоэтажной застройки. При постоянном повышении стоимости энергоносителей меняются подходы по созданию и эксплуатации коммунального хозяйства – важной сферы строительного комплекса.
Применение альтернативной энергетики, локальных природных систем очистки, экономия питьевой воды, вторичное использование ресурсов и отходов позволяют изменить общее фоновое загрязнение окружающей городской среды.
Существующие методы оценки факторов окружающей среды (ФОС) недостаточно совершены, и в основном направлены на определение изменений окружающей среды и сравнение величин каждого из факторов с нормативными. Научно обоснованная комплексная оценка ФОС позволит оценить экологические условия от строительной площадки до города в целом.
В настоящих методических указаниях представлена методика оценки ФОС применительно к городским селитебным территориям, разработанная проф. Сидоренко В.Ф. и усовершенствованная проф. Кононовичем Ю.В. с коллегами на кафедре Городского строительства и экологической безопасности МГСУ для подготовки студентов при изучении дисциплин «Экология», «Экология городской среды» и «Экологическое строительство».
Пофакторная оценка городской окружающей среды
Современная городская среда, формирующая жизнеобеспечение населения, представляет собой сложную систему взаимосвязанных между собой элементов, изменения в которых влияют не только на состояние друг друга, но и на систему города в целом. Неблагоприятная экологическая обстановка от техногенного воздействия негативно влияет на состояние среды непосредственного проживания человека.
Гармоничное развитие урбанизированной городской среды зависит от экологически обоснованных градостроительных решений на всех этапах от планирования и проектирования до строительства (а также реконструкции) и эксплуатации жилых объектов. Экологические проблемы охраны окружающей среды города остаются острыми и актуальными, несмотря на снижение в отдельных регионах темпов жилищного строительства, спад промышленного и сельскохозяйственного производства.
Формирование экологически чистого жилища является актуальной проблемой современной архитектурно-строительной практики. Понятие «экологическое жилище» в настоящее время не вполне установилось, оно уточняется, меняется во времени. Выбор аспектов экологизации жилья всегда зависит от конкретных условий места строительства (степень загрязнения района, близость вредных производств, шумовой фактор, строительные материалы, визуальная комфортность и др.). Разработка комплексной оценки факторов окружающей среды в городских условиях, создание благоприятной среды обитания является крайне актуальной задачей.
В новых экономических условиях повысились требования не только к качеству, но и экологичности жилища, многоэтажной застройке, отделочным материалам, строительному процессу в целом. При этом строительный комплекс должен создавать благоприятную среду во всех местах пребывания человека, на протяжении всей его жизни.
Рассматриваемый комплекс компонентов окружающей городской среды включает в себя: природные геоэкологические условия (климат, воздушная и водная среда, почва, растительность), искусственно созданные человеком компоненты (шум, вибрация, радиоактивное и электромагнитное излучение) и комплекс факторов, связанный со строительством (используемые строительные материалы), психологические (близость опасного производства, видовые перспективы), которые в городских условиях воздействуют на человека. По степени вредного влияния их можно изобразить в виде пирамиды (рис. 1).
Природные компоненты связаны конкретными физико-географическими условиями города. Методически на практике важно различать измененные и не измененные человеком природные компоненты. Каждый из факторов играет разную роль в формировании окружающей городской среды и причинно-следственные связи, определяющие динамику, различны по степени сложности.
Присутствие
опасных
производств
Видеоэкология
Инсоляция
Влажность
Температура
Скорость движения воздуха
Геоэкология
Электромагнитное излучение
Вибрация
Шум
Строительные материалы
Почва
Вода
Воздух
ЧЕЛОВЕК
Рис.1. Воздействие ФОС на организм человека
Оценка состояния окружающей среды основывается на соответствующих нормах, стандартах, кадастрах и показателях статистической отчётности. При отсутствии утверждённых нормативных показателей, учитывающих требования отдельных служб, осуществляется надзор за состоянием окружающей среды.
Достаточное состояние окружающей среды, пофакторно, определяется санитарно-гигиеническими, экологическими и социально-экономическими регламентациями (нормы, критерии, ограничения). Тем не менее, если 15 рассматриваемых факторов будут иметь значение близкое к нормативным, при воздействии на одни и те же органы человека, в комплексе может наблюдаться негативное воздействие на организм (табл. 1).
Таблица 1
Воздействие различных факторов окружающей среды на организм человека
| Факторы антропогенно-го воздействия | Органы человека | |||||||||||
| Нервная система | Дыхательные пути | Кровь | Желудочно-кишечный тракт | Почки | Печень | Сердечно-сосудистая система | Психоэмоциональное состояние | Органы слуха | Инфекционные заболевания | Аллергические заболевания | ||
| Воздух | | | | | | | | | | |||
| Вода | | | | | | |||||||
| Шум | | | | | | | ||||||
| Почва | | | | | ||||||||
| Вибрация | | | | | | | ||||||
| Радиоактивное загрязнение | | | | | | | ||||||
| Геопатогенные зоны | | |||||||||||
| Температура | | | | |||||||||
| Влажность | | | | |||||||||
| Скорость движения воздуха | | | | | ||||||||
| Электромаг-нитное излучение | | | | | ||||||||
| Визуальная оценка окружающей территории | | | ||||||||||
| Фактор присутствия опасного производства | | | ||||||||||
| Строительные материалы | | | | | ||||||||
| Инсоляция | | | |
Опираясь на существующую нормативную базу, основные факторы окружающей среды предлагается классифицировать по степени воздействия на организм согласно таблице 2.
Таблица 2
Классификация факторов окружающей среды по степени воздействия на организм
| № п/п | ФОС | Размер-ность | Благоприят-ное (балл=0) | Неблаго-приятное при суммации (балл=1) | Неблагопри-ятное при суммации (балл=2) | Неблагопри-ятное при суммации (балл=3) |
| Воздух | ПДК | до 0,8 | от 0,8 до 1,2 | от 1,2 до 2 | > 2 | |
| Вода | ПДК | до 0,8 | от 0,8 до 1 | от 1 до 1,5 | > 1,5 | |
| Шум* | дБА | до 30 | 35- 40 | 40- 45 | > 45 | |
| Почва | ПДК | до ,0.8 | от 0,8 до 2 | от 1,2 до 2 | > 2 | |
| Вибрация | дБА | до 30 | от 30 до 40 | от 40 до 50 | > 50 | |
| Радиоактивное загрязнение | мкр/час | до 25 | от 25 до 50 | от 50 до 100 | > 100 | |
| Геопатогенные зоны | баллы (поясне-ние) | (отсутст- вуют) | (пристут- ствуют) | (пристут-ствуют) | (пристут-ствуют) | |
| Температура жил. помеще-ния** | 0С | от 18 до 22 | от 16 до 18 от 25 до 28 | от 14 до 16 от 28 до 32 | < 14 > 32 | |
| Влажность внутр. воздуха | % | от 40 до60 | от 30 до 40 | от 25 до 30 | < 25 | |
| Скорость движения наружного воздуха | м/с | от 1 до2 | от 2 до3 | от 3 до 5 | > 5 | |
| Электромаг-нитное излучение | кв/м2 | до 5 | от 5 до10 | от 10 до 20 | > 20 | |
| Визуальная оценка окружающей территории | баллы (поясне-ние) | (водные и зеленые пространст-ва) | (водные и зеленые простр-ва + застройка) | (невыразит. застройка) | (коммуникац. объекты промышл. предприятий) | |
| Фактор присутствия опасного производства | баллы (поясне-ние) | (отсутст- вует) | (пристут-ствует) | (присутст- вует) | (присутствует) | |
| Строительные материалы | баллы (поясне-ние) | (дерево: потолок, пол, отделка) | (кирпич, дерево) | (кирпич + железобетон,шлакоблоки+ железобетон,линолеум) | (полимеры, железобетон) | |
| Инсоляция (непрерывная) | час | > 2 ,5 | от 2,5 до 2 | от 2 до 1 | <1 |
* Здесь в качестве примера приведены эквивалентные уровни звука только для жилых помещений в дневное время суток с учетом условий расположения здания в городской застройке. Учету же должны подлежать также показатели этого фактора на прилегающей территории.
** Верхняя строка – показатели температуры в холодный период года, нижняя – в теплый. Эти данные (как и по инсоляции) относятся к условиям средней полосы Европейской части РФ.
В настоящее время наиболее определены санитарно-гигиенические нормативы и критерии, т.е. целевые установки в области охраны и улучшения окружающей среды, отвечающие требованиям создания наиболее благоприятных, комфортных условий для жизни и здоровья, работы и отдыха населения. Гигиенические нормы регламентируют: предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе, водоёмах, питьевой воде, почве; биологические загрязнения (биологически активные вещества); предельно допустимые уровни (ПДУ) физических факторов окружающей среды (шум, вибрация, электромагнитные поля различных диапазонов, радиоактивное загрязнение и т.д.).
На человека ежедневно воздействует одновременно сложный комплекс факторов окружающей среды (ФОС) – это прямое, опосредованное, комбинированное действие климатических, химических, биологических, физических, в том числе радиационных и психологических факторов. Этот сложный комплекс и определяет общую реальную нагрузку на организм человека. Поэтому оценивать с гигиенических позиций важно весь комплекс факторов с целью решения, главным образом, практических задач по профилактике заболеваний населения, создания оптимальных условий в местах пребывания человека.
Комплексное состояние предлагается оценивать по четырем уровням качества (табл. 3).
Таблица 3
Комплексная оценка градоэкологических условий жилой застройки
| Уровень | Состояние качества | Оценка по комплексным баллам | Сумма баллов |
| I | Благоприятное | Отрицательное воздействие ФОС отсутствует | < 3 |
| II | Неблагоприятное | Необходима локальная экологическая реконструкция | 3-7 |
| III | Опасное | Необходима комплексная экологическая реконструкция | 7-11 |
| IV | Чрезвычайно опасное | Необходимо принятие срочных мер по значительному изменению градоэкологических условий застройки | >11 |
I уровень предусматривает нестандартные строительно-технические решения, которые дают жильцам высокий комфорт и низкие эксплуатационные расходы.
II уровень предполагает серьезные решения, которые гораздо лучше обычно предлагаемых (по локальной экологической реконструкции).
III уровень предусматривает соблюдение законодательно установленных норм. При этом нормы по каждому отдельному фактору могут соблюдаться, а в целом территория требует комплексной экологической реконструкции.
IV уровень – не соблюдены законодательно установленные нормы, существует угроза здоровью человека, что требует принятия срочных мер.
В предлагаемой выше системе рассмотрен принципиальный подход к комплексной оценке экологической ситуации жилой застройки при помощи разнородных факторов окружающей среды, оказывающих воздействие на горожан. При этом дается классификация ФОС по степени их воздействия на организм человека. Это позволяет категорировать и планировать улучшение условия качества проживания населения. Важное место в данной системе должен занимать экологический мониторинг жилой среды.
Комплексная оценка воздействия среды обитания на человека характеризуется показателем А, который подсчитывается в баллах по формуле:
n
A = ∑ (ФОСi×Кзнi×Кврi) (1),
i=1
где ФОСi – i-ый фактор окружающей среды в баллах, Кзнi – коэффициент значимости i-го фактора, Кврi – коэффициент времени пребывания (воздействия) в среде i-го фактора. При этом раздельно учитываются Квр в жилище, равный 0,85; на дворовой территории – Квр = 0,1; на улице – Квр = 0,05.
Учитывая характер влияния на организм человека, выделяют следующие основные ФОС и их значимость:
• загрязненность воздушной среды (СО, пыль), Кзн = 1;
• качество питьевой воды, Кзн = 1;
• загрязненность почв и грунтов, Кзн = 1;
• шум, Кзн = 1;
• вибрация, Кзн = 1;
• радиоактивные излучения, Кзн = 1;
• электромагнитные излучения, Кзн = 1;
• режим инсоляции, Кзн = 0,6;
• строительные и отделочные материалы, Кзн = 0,3;
• обеспеченность комфортного микроклимата, Кзн = 0,6;
• визуальная оценка окружающей среды, Кзн = 0,3;
• фактор близости опасного производства, Кзн = 0,3;
• обеспеченность подъезда пожарных машин, Кзн = 0,3;
• обеспеченность зелеными насаждениями, Кзн = 0,3;
• обеспеченность территориями различного назначения (места для отдыха, детские и спортивные площадки), Кзн = 0,3.
Нужно отметить, что если в градостроительной экологии при анализе и оценке окружающей среды обычно рассматриваются природные и антропогенные факторы, проявляющиеся на городской территории, то экология городской среды рассматривает комплексно все факторы, воздействующие на человека в процессе всей его жизни: климат, загазованность воздушной среды, качество питьевой воды, микроклимат жилища, строительные материалы жилья, состояние геосреды и нарушенности территории, санитарно-гигиеническое состояние городских почв, воздействие физических факторов на городскую окружающую среду, психологические факторы (близость опасного производства, видовые перспективы из окон жилого дома, а также в микрорайоне о городе).
Проведение категорирования территории города с учетом классификации ФОС по степени воздействия создает базу для комплексной оценки окружающей среды на человека при системном подходе в экологии городской среды. При оценке отдельных факторов окружающей среды в жилых зданиях и на селитебной территории даже при значительном превышении норм природных и физических воздействий требуется разработка правового механизма применения и улучшения экологической ситуации.