Экологическая безопасность различных типов зданий в особых природно-климатических условиях Западной Сибири

Методические подходы к системе мер экологической безопасности окружающей среды

В жилых и общественных зданиях городов Западной Сибири

Адам А. М.,к.б.н., доц., зав. кафедрой экологического менеджмента ТГУ, директор ОГУ «Облкомприрода» Томской области.

Мамин Р. Г.,к.э.н., д.т.н., начальник управления внешнеэкономических связей Министерства природных ресурсов РФ.

Экологическая безопасность различных типов зданий в особых природно-климатических условиях Западной Сибири

Для исследований в границах урбанизированных территорий экологической безопасности жилых и общественных зданий было бы необходимо, по нашему мнению, рассмотреть и решить следующие основные методологические задачи:

определить трактовку понятия экологической модели жилого (общественного) здания;

разработать основные направления системы экологической безопасности жилого (общественного) здания, включая совершенствование объемно-конструктивных, эргономических, инженерных решений;

определить экологически безопасные критерии строительства жилых (общественных) зданий в особых природно-климатических условиях;

сформировать дополнения и изменения к нормативно-методическим документам по строительству и эксплуатации жилых (общественных) зданий с учетом требований экологической безопасности .

Многие здания, расположенные на урбанизированной территории (жилое, общественное), являются техногенными объектами, оказывающими непосредственное воздействие на окружающую среду. В данном случае под окружающей средой подразумевается «вся совокупность условий жизнедеятельности населения, в которую входят топология города, водные и зеленые пространства, разнообразные элементы городской застройки, а также, по мнению ряда исследователей, само городское население и процессы его жизнедеятельности» [66].

В настоящее время в Российской Федерации строительными нормами и правилами во внутренней, окружающей человека среде, регламентируются только такие параметры, как температура, влажность, кратность воздухообмена (в особенности для зданий культурно-бытового назначения), в отдельных случаях - акустика. Практически не существует экологических нормативов по содержанию вредных примесей в воздушной среде здания, не нормирован электростатический и магнитный фон, отсутствуют показатели радиоактивности жилой среды.

Учитывая особую социальную значимость поставленной научной задачи, необходимо установить усредненные показатели экологической безопасности для различных групп людей, помещений многофункционального назначения и разных климатических условий. В эколого-гигиеническом регламентировании нуждаются все составляющие жилой среды, действующие на биологическое и психологическое состояние человека.

Неблагоприятные экологические факторы жилой среды (или внутренней среды общественного здания) могут быть разделены на две основные группы:

являющиеся непосредственными причинами возникновения ряда специфических заболеваний;

способствующие созданию условий для развития специфических заболеваний.

По мнению ряда экспертов, часть факторов практически всегда вызывает заболевания: к ним можно отнести применение строительных материалов, включающих асбест, формальдегид, использование в практике эксплуатации жилых помещений некоторых лакокрасочных материалов и предметов бытовой химии, являющихся аллергенами.

На человека в жилом (общественном) здании действует комплекс факторов различного характера и направленности. Например, изменение наружной температуры воздуха вызывает изменение скорости выделения токсичных веществ из полимерных материалов, повышение влажности воздуха в жилых помещениях способствует увеличению биологического загрязнения воздуха.

При разработке принципов нормирования эколого-гигиенических показателей в жилой среде, обеспечивающих экологическую безопасность помещения, следует исходить из следующих положений:

создания безопасных и комфортных условий для жизнедеятельности и восстановления здоровья человека;

комплексности учета химических, физических и технологических факторов;

дифференцированного подхода (в зависимости от климатических и других природных условий).

По нашему мнению, до настоящего времени недостаточно изученным остается вопрос формирования качества воздушной среды во внутренних помещениях жилых (общественных) зданий в зависимости от качества наружного воздуха в различных городах страны. Отсутствует учет экологических показателей и при оценке стоимости жилья. Исследованиями установлено, что в воздухе жилых зданий одновременно может присутствовать более 100 летучих химических веществ и соединений, в том числе относящихся к I и II классу опасности: углеводороды, эфиры, спирты, аэрозоли свинца, ртути, кадмия, цинка, никеля, хрома и других металлов.

Новые стеновые и отделочные материалы, изготовленные с применением химических добавок, могут являться источником загрязнения окружающей среды токсичными веществами. В промышленности строительных материалов порой находят применение гальванические шламы различных производств, используемые при изготовлении бетонных блоков. Металл, находящийся в гальваношламе, в процессе эксплуатации жилого или общественного здания может поступить в воздушную среду помещения и представлять опасность для здоровья человека.

Актуален вопрос о нормативном содержании загрязняющих веществ в воздушной среде жилого или общественного здания. Считается, что концентрации загрязняющих ингредиентов не должна превышать их ПДК, установленные для населенных мест. Однако следует осознать тот факт, что внутри помещений химические загрязнения воздействуют на организм человека в сочетании с температурными, влажностными, радиоактивными и другими факторами. В рамках системного подхода необходим учет максимального количества параметров, исследование взаимосвязей положительного и отрицательного воздействия антропогенных факторов. При оценке степени экологической безопасности внутренней среды жилых и общественных зданий следует учитывать факторы, приведенные в табл. 1.

Таблица 1

Факторы внутренней среды жилых и общественных зданий, учитываемые при нормировании степени экологической безопасности
Фактор внутренней среды	Параметры	Единицы измерения
Объемно-планировочные решения	Объем помещения	М3
Удельная площадь	км2/чел.
Микроклимат	Температура воздуха	градус С
Температура ограждений	градус С
Интенсивность инфракрасной радиации	W/м2
Относительная влажность воздуха	%
Скорость движения воздуха	м/с
Воздух	Газовый состав	%
Химический состав (по ингредиентам)	мг/м
Бактериальный состав	бакт./см
Воздухообмен	м /час-чел.
Освещенность	Естественное освещение	%
Инсоляция	ч/сутки
Искусственное освещение	Лк
Яркость	к/м
Радиационный фон	Напряженность	Кюри
Электромагнитное поле	Напряженность	А/т

Сочетание высокой влажности как с теплым, так и холодным воздухом неблагоприятно сказывается на тепловом состоянии человека. Высокая относительная влажность (80 % и более) при высокой температуре создает тепловой дискомфорт, затрудняет теплоотдачу. В то же время чрезмерно сухой воздух (менее 30 %) также небезопасен для жизнедеятельности организма человека, так как ухудшает функциональные способности верхних дыхательных путей. Оптимальной в помещениях считается влажность воздуха - 45 %.

Надо отметить роль ветрового показателя как в формировании теплового режима зданий, так и степени их насыщения загрязняющими ингредиентами антропогенного происхождения. Оптимальными показателями подвижности воздуха для жилых зданий следует признать в холодный период 0,07-0,1 м/с, а в теплый - 0,2 м/с.

В системе показателей экологической безопасности жилых и общественных зданий нельзя не учитывать значение солнечной радиации, которая имеет огромное физиологическое, бактерицидное, санитарно-гигиеническое значение. При недостаточном солнечном освещении, что постоянно испытывают здания, находящиеся на севере Западной Сибири (Ханты-Мансийск), резко ослабляются защитные функции организма человека, ухудшается самочувствие, снижается работоспособность.

Следует, руководствуясь критериями экологической безопасности , строительными нормами и правилами, стремиться обеспечить жилые комнаты зданий непрерывной инсоляцией (табл. 2).

Таблица 2

Рекомендуемая длительность инсоляции в зависимости от географической широты расположения города
Длительность инсоляции, час	Градусы северной широты
2,0	менее 48
2,5	48-58
3,0	более 58

Одновременно можно руководствоваться и таким показателем, как коэффициент естественной освещенности (КЕО), который показывает отношение площади световой поверхности окон к площади пола. КЕО изменяется в зависимости от свето-климатической зоны и географической широты. Согласно СниП, этот коэффициент должен быть не менее 0,5, причем минимальное отношение площади окон к площади комнат и кухонь - не менее 1:8.

С целью создания оптимального светового климата в жилых и общественных зданиях, по нашему мнению, необходимо проведение дальнейших научных исследований по данному вопросу в следующих направлениях:

повышения коэффициента естественной освещенности с целью снижения психологической нагрузки на организм человека в замкнутом пространстве;

максимального использования в практике городского строительства оптимальной ориентации зданий для обеспечения необходимой степени инсоляции помещений;

соблюдения принципа достаточности ультрафиолетовой радиации для достижения оздоровительного эффекта.

Обеспечение экологического комфорта в жилых и общественных зданиях городов Западной Сибири во многом может быть достигнуто за счет формирования качественной воздушной среды, которая находится в прямой зависимости от мощности и направленности наружных источников загрязнения атмосферного воздуха. В связи с этим, по нашему мнению, руководствуясь принципами экологической безопасности , в городах региона с различными природно-климатическими условиями следует провести научно-исследовательские работы по выявлению следующих закономерностей:

влияние и последствия техногенных выбросов химических ингредиентов на формирование качества воздушной среды в жилых и общественных зданиях для профилирующих видов производств (нефтехимические предприятия - в Омске; металлургические предприятия - в Кемерове, Новокузнецке; предприятия машиностроения - в Барнауле, Новосибирске, Томске);

влияние выбросов автомобильного транспорта на качество воздушной среды в зданиях, расположенных вблизи автомагистралей - в мегаполисах Омске, Новосибирске;

воздействие выбросов передвижных источников на качество воздушной среды в зданиях на прилегающих территориях к аэропортам, речным портам.

При расчетах оптимального режима воздухообмена в жилых и общественных зданиях и проектировании систем приточно-вытяжной вентиляции (в театральных и кино-концертных залах) следует вести расчеты не только с точки зрения тепловыделений и углекислот от человека, но и с учетом качественного состояния наружного воздуха, степени его насыщения техногенными ингредиентами.

Учитывая взаимосвязь экологии жилых и общественных зданий с экологией урбанизированных территорий городов Западной Сибири, следует ориентироваться на отдельные критерии комфортности окружающей среды [46], систематизированные в табл. 3.

Благоприятный для человеческого организма температурный режим на урбанизированных территориях городов страны наблюдается в основном в зеленых зонах и на периферийных частях города. Поскольку в центральной части города температура наружного воздуха бывает выше на 3-4 °С, то соответствующий температурный перепад может вызвать ветровой поток со скоростью до 3 м/с, что приведет к образованию направленных воздушных течений, способствующих переносу вредных выбросов автотранспорта и промпредприятий, влияющий на степень загрязнения земель в городе.

Таблица 3

Биоклиматические критерии оценки факторов окружающей природной среды
Факторы среды	Комфорт	Дискомфорт
перегрев	охлаждение
Относительная влажность, %	30-70	менее 30 более 70	более 80
Температура воздуха, С	14-30 (южные районы) 12-26 (в умеренном климате)	более 30 более 26	-30 - -35 при ветре 1,5 м/с; -25 при ветре 2 м/с; -15 при ветре 3,5 м/с
Скорость ветра, м/с	0,5-3,0	менее 0,5 более 3,0	более 5 при отрицательной температуре и снегозаносах

Изменение качества воздушной среды на урбанизированных территориях с целью улучшения характеристик воздуха в жилых и общественных зданиях возможно с помощью таких градостроительных приемов, как озеленение территорий и их обводнение, рационализация расположения промышленных объектов, изменение технологий на особо вредных в экологическом отношении производствах, уменьшение тепло- и энергоемкости промпредприятий.

Отдельно стоит остановиться на экологичности строительных материалов, применяемых для жилых и общественных зданий в городах Российской Федерации и Западной Сибири, поскольку экологическая безопасность здания находится в прямой зависимости от качества стеновых и отделочных материалов.

Разработка требований экологической безопасности строительных материалов должна основываться на экологических нормативах, регламентирующих пределы допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ. Необходимы дополнительные научные исследования возможностей создания новых материалов на основе природного сырья, добываемого в экологически чистых районах Западной Сибири.

По нашему мнению, в отдельных субъектах Российской Федерации стоит запретить или ограничить добычу и использование некоторых видов природных строительных материалов, ввиду их насыщенности техногенными ингредиентами, представляющими опасность для здоровья человека при их дальнейшем использовании в процессе строительства и эксплуатации жилых и общественных зданий (табл. 4).

Учитывая наличие производственных мощностей подрядных строительных организаций, а также соответствующей материально-технической базы промышленности строительных материалов практически в каждом крупном городе Западной Сибири, следует сказать и об исследованиях по экологической безопасности водных ресурсов, применяемых как один из компонентов для приготовления бетонов, цементных растворов, различных водных растворов для использования их в жилищном и культурно-бытовом строительстве, что особенно важно для Кемеровской и Томской областей.

Качество исходной воды, применяемой для упомянутых выше целей, должно соответствовать по исходным показателям требованиям , изложенным в ГОСТе «Вода питьевая». Однако домостроительные комбинаты, заводы строительных конструкций, бетонорастворные узлы, строительные цеха и участки крупных промышленных предприятий могут применять для приготовления бетонов и растворов воду из технических систем водоснабжения, не подвергаемую необходимой очистке и содержащую те загрязняющие ингредиенты, которые постоянно присутствуют в исходной воде источников водоснабжения.

В отдельных случаях предприятия промышленности строительных материалов используют на производственные цели воду из подземных водоисточников, имея собственные водозаборные скважины. Но и в подобных случаях сохраняется опасность попадания химических загрязнений техногенного происхождения в строительные конструкции жилых и общественных зданий, которые в дальнейшем могут при определенных условиях (температурных и других) воздействовать на здоровье человека.

Таблица 4

Субъекты Российской Федерации в Западной Сибири с нерекомендованной добычей природных строительных материалов
Наименование природных строительных материалов	Субъект Российской Федерации	Причина экологической опасности
Каменные материалы (бутовый камень, щебень, песок, гравий)	Омская область (Макинский каменный карьер)	Загрязнение радионуклидами
Алтайский край	Загрязнение ядохимикатами
Новосибирская область	Повышенное содержание свинца и марганца (превышение фоновых показателей в 40 и более раз)

Принимая во внимание тот факт, что в условиях перехода к рыночным отношениям предприятия водопроводно-канализационного хозяйства периодически повышают тарифы для водопотребителей III группы (промышленность, строительство, транспорт) возникает реальная опасность использования различных водоисточников, небезопасных в экологическом отношении, для приготовления бетонов и растворов, особенно в индивидуальном жилищном строительстве.

Особо загрязненные водные объекты имеются в различных природно-климатических зонах, особенно в областях Кузбасса (табл. 5).

Поскольку вода, употребляемая на производственные нужды на предприятиях строительной индустрии, не проходит стадию специальной технологической водоподготовки, то следует усилить контроль на самом предприятии за качеством воды, забираемой из водоисточника. В случае обнаружения высокого уровня загрязнения ингредиентами антропогенного происхождения (более 10 ПДК) исходной воды следует применять локальную очистку от загрязнений, а при экстремально высоком содержании (свыше 100 ПДК) загрязняющих веществ следует воздержаться или полностью отказаться от использования воды из данного водного объекта.

Аналогичный подход, по нашему мнению, следует применить при экологическом контроле за качеством воды, забираемой из подземных водоисточников с целью использования их для изготовления деталей и конструкций жилых и общественных зданий. В отдельных субъектах Западной Сибири вблизи крупных промышленных центров образовались мощные очаги загрязнения подземных вод, забираемых на коммунально-бытовые и производственные нужды городского населения.

Поскольку в подземных водах наблюдаются такие загрязняющие вещества, как нефтепродукты, фенолы, тяжелые металлы (в том числе медь, цинк, свинец, кадмий, никель, ртуть), то все эти ингредиенты в конечном счете могут попасть во внутреннюю среду жилых помещений. По оценкам природоохранных органов, до 30 % выявленных участков загрязнений подземных вод составляет 10-100 ПДК, а для 12 % превышает 100 ПДК по отдельному веществу.

Таблица 5

Поверхностные водоисточники Западной Сибири, представляющие экологическую опасность
Регион России	Наименование водоисточника	Причина экологической опасности
Кемеровская область	р.Томь	Загрязнение фенолами и тяжелыми металлами
Томская область	р.Томь	Загрязнение фенолами и тяжелыми металлами

В перечень областей Западной Сибири, в которых использование подземных водоисточников должно быть ограничено на производственные нужды промышленности строительных материалов по критериям экологической безопасности можно включить часть территорий Кемеровской (Кемерово, Новокузнецк) и Томской областей. При использовании подземных вод в указанных областях Западной Сибири для изготовления конструкций зданий гражданского назначения необходимо соблюдать меры экологической безопасности .