CC BY
9
УДК 504.3.054 DOI: 10.24412/1816-1863-2022-3-75-80 ^
экологическая безопасность §
п
городской воздушной среды в аспекте
глобальных климатических изменений
А. И. Ренц, к. т. н, доцент, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, renzai@mgsu.ru, Москва, Россия
В статье автором рассматривается вопрос обеспечения экологической безопасности воздушных л
О
CD
О-
Г>
пространств городов. В аспекте проблем изменения климата внимание уделяется проблемам выбросов углекислого газа на урбанизированных территориях, в частности, загрязнениям воздуш- х ных бассейнов городов автотранспортными потоками, поскольку именно городской транспорт § является одним из крупнейших факторов климатических изменений и основным источником за- к грязнения воздуха и выбросов углекислого газа (CO2) в атмосферу. В настоящей статье пред- q ставлены результаты анализа возможностей обеспечения экологической безопасности, которые п могут быть основаны на принципах биосферной совместимости. В статье были проанализированы применяемые в Российской Федерации в настоящее время методики инвентаризации выбросов парниковых газов, в частности, выбросы углекислого газа CO2 от автотранспортных потоков. По итогам сравнительного анализа были выявлены их особенности и установлена наибо- X лее содержательная и информативная методика, которая позволяет обеспечить достоверные н расчеты при оценке загрязнения воздуха городских территорий. п
е
The author considers the issue of ensuring environmental safety of urban airspaces. In the aspect of cli- е mate change problems, attention is paid to the problems of carbon dioxide emissions in urbanized areas, н in particular, pollution of urban air basins by traffic, because urban transport is one of the largest factors Ы of climate change and the main source of air pollution and carbon dioxide (CO2) emissions into the at- X mosphere. This article presents the results of the analysis of opportunities for environmental safety which п can be based on the principles of biosphere compatibility. The methods currently used in the Russian Federation for greenhouse gas emissions inventory, in particular, carbon dioxide (CO2) emissions from traffic, were analyzed in the article. As a result of a comparative analysis, their features were identified Щ О and the most informative and informative methodology that allows you to make reliable calculations when assessing air pollution in urban areas was established.
Ключевые слова: экологическая безопасность, воздушная среда, биосферная совместимость, глобальные климатические изменения, выбросы углекислого газа в атмосферу.
Keywords: environmental safety, air environment, biosphere compatibility, global climate change, carbon dioxide emissions.
оз
Введение
Одним из главных требований в городском строительстве и хозяйстве на сегодняшний день является обеспечение экологической безопасности. При этом экологическая безопасность становится важнейшим компонентом национальной безопасности, оказывает все большее влияние на благополучие и здоровье населения, а следовательно, и на развитие всех отраслей народного хозяйства, экономики и страны в ц ел ом [1]. Экологическая безопасность — это состояние защищенности природной среды и жизненно важных интересов человека от возможного негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, их последствий [2]. Решению проблем улуч-
шения экологической обстановки в городах, совершенствования методов обеспечения экологической безопасности и инженерно-экологических систем посвящено множество научных работ, в частности работы таких российских ученых, как Н. В. Бакаева, А. Д. Потапов, В. И. Те-личенко, М. Ю. Слесарев, Е. В. Щербина и др. [3—6]. В современном мире применимы любые научные подходы и методы оценки, позволяющие обеспечить наиболее достоверный и эффективный результат.
Проблема обеспечения экологической безопасности может также рассматриваться с позиции парадигмы биосферной совместимости — новой мировоззренческой парадигмы, связывающей удовлетворение рациональных потребностей человека с устойчивым развитием территорий
75
О
i-^
X
X с
X X
CD С CD U D X
X ^
и
CD U
D ^
О ^
S X
D
О m i-
U
CD iX
О ^
I-
u о a D
76
и эволюционными преобразованиями в сознании людей. Данная парадигма была предложена академиком Российской академией архитектуры и строительных наук В. А. Ильичевым. В ее основе лежит постулат: «Единство поселения (от хутора до мегаполиса) и окружающей Природы, единство сознания, ибо человек — часть Природы и без нее не может существовать» [7]. Формировать условия реализации этого принципа целесообразно с городов, поскольку именно в городах проживает большинство населения планеты и именно города являются основными источниками загрязнения и постепенно превращаются из очагов цивилизации в ее разрушителей [8]. Фактически речь идет не только о естественном развитии в гармонии с природной средой, но и о восстановлении биосферы, угнетенной в процессе урбанизации. Ставится вопрос о необходимости развития методологических подходов градостроительного проектирования, направленных на создание комфортной и безопасной среды жизнедеятельности в городах и поселениях [9].
Из всех элементов, составляющих среду обитания и жизнедеятельности деятельности человека, важнейшей является городская воздушная среда. Воздух представляет собой сложную динамическую систему и жизненно необходим для человека, поскольку при любом значительном изменении соотношения между его компонентами становится непригодным для д ыхания [10]. Поэтому, прежде всего, представляется актуальным изучить вопрос обеспечения экологической безопасности городских воздушных бассейнов. При этом быстрорастущее техногенное и антропогенное воздействие диктуют необходимость разработки иных методов и подходов к регламентации данного вида нагрузок на атмосферу. По мнению современных ученых, в настоящее время городским территориям необходимо восстановление природной среды и поддержание экологического баланса в технобиосфере, использование новых технологий в различных системах городского хозяйства.
При этом актуальным является изучение вышеописанной научной проблемы в аспекте глобальных климатических изменений. По мнению многих мировых ученых, система городского хозяйства явля-
ется одним из источников выбросов парниковых газов, которые в свою очередь вызывают антропогенные изменения климата. По сравнению с доиндустриальным периодом (1850—1900) средняя температура на суше к настоящему времени выросла на 1,53 °C [11]. В докладе Всемирной метеорологической организации (ВМО) отмечается, что за пять лет с 2015 по 2019 год признаки и последствия климатических изменений значительно усилились. Эти годы стали самыми теплыми за всю историю наблюдений по сравнению с прошлыми пятилетками [12]. Высокие темпы урбанизации в сочетании с изменением климата ставят под угрозу экологическую, социальную и экономическую стабильности в мире.
Для решения вышеописанных проблем в настоящее время на международном уровне мировыми политиками принимается ряд неотложных мер. К ним относятся такие как Парижская климатическая конференция или 21-я конференция в рамках Рамочной конвенции ООН об изменении климата 2015 года, 24-я Конференция сторон Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата (COP 24), проведенная в 2018 году. В 2020 году Европейская комиссия учредила Европейскую программу по изменению климата (European Climate Change Programme — ECPP) для того, чтобы определиться с наиболее экологически и экономически эффективными мерами, которые бы позволили регулировать сокращение выбросов парниковых газов на политическом уровне.
В соответствии с указом Президента В. В. Путина от 04.11.2020 № 666 Российская Федерация вносит свой вклад в Парижское соглашение по климату от 2015 года, к которому Россия присоединилась в сентябре 2019 года. Согласно официальным публикациям средств массовой информации, намечается новая климатическая ц ель для нашей страны — сокращение выбросов парниковых газов к 2030 году до 70 % от уровня 1990 года с учетом максимально возможной поглощающей способности лесов. Сейчас РФ находится на уровне выбросов парниковых газов порядка минус 50 % от уровня 1990 года, включая поглощение CO2 лесами, и на уровне порядка минус 30 % без него.
Городской транспорт является одним из крупнейших факторов климатических изменений и основным источником загрязнения воздуха и выбросов углекислого газа (СО2) в атмосферу. При этом наиболее вредное воздействие со стороны транспортной инфраструктуры приходится на загрязнение атмосферного воздуха автомобильным транспортом [13]. В выхлопных газах автомобилей содержится более двухсот соединений и веществ, большинство из которых токсичны. В окружающую среду выделяются оксиды углерода (СО), азота (МО), сернистый газ (ВО2), альдегиды, сажа (С), свинец (РЬ) и другие. Особую группу составляют канцерогенные полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), в том числе наиболее активный из них бенз(а)пирен. В группе нетоксичных веществ присутствует углекислый газ (СО2), однако под его влиянием происходит снижение величины рН в сыворотке крови, что ведет к ацидозу. Так при повышении его концентрации до 5 % учащается дыхание и наступает одышка, при 10 % наступает обморочное состояние. При дальнейшем повышении концентрации СО2 человеку угрожает смерть. Между тем следует отметить, что доля СО2 в отработавших газах автомобилей составляет 5—12 % для бензиновых и 1—10 % для дизельных двигателей [13].
Методы
Вышеописанная сложившаяся ситуация определила постановку задачи исследования и применяемых для достижения поставленной цели материалов и методов, которые представлены на нижеследую-
Рис. 1. Схема исследования
щем рисунке. В настоящее время вопросы регулирования выбросов парниковых газов в атмосферу в мировом масштабе регулируются, как правило, на политическом уровне, следовательно, необходимо, прежде всего, ознакомиться и выявить особенности законодательно установленных и применяемых в настоящее время в Российской Федерации методов оценки влияния выбросов парниковых газов на мировые климатические изменения, например, на примере выбросов СО2 от автотранспорта, что позволит выявить наиболее содержательные и информативные из них для проведения достоверных расчетов, натурных экспериментов и моделирования оценки загрязнения воздуха городских территорий выбросами от автотранспорта.
Результаты
Согласно проведенному анализу сложившейся ситуации в РФ, автор приходит к выводу, что к настоящему времени разработаны и законодательно утверждены следующие нормативные акты в сфере инвентаризации выбросов парниковых газов: «Методические указания и руководство по количественному определению объема выбросов парниковых газов организациями, осуществляющими хозяйственную и иную деятельность в РФ», «Методические рекомендации по проведению добровольной инвентаризации объема выбросов парниковых газов в субъектах РФ», «Методические указания по количественно -му определению объема поглощения парниковых газов», «Методические указания по количественному определению объема косвенных энергетических выбросов парниковых газов», в разработке находится законопроект «О государственном регулировании выбросов парниковых газов и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». Следует отметить, что расчеты выбросов СО2 от автотранспортных потоков подробно рассматриваются только в «Методических рекомендациях по проведению добровольной инвентаризации объема выбросов парниковых газов в субъектах РФ». Проанализировав данную методику и ее особенности, автор приходит к выводу, что сложность получения информации, отсут-
тз а ш
о г>
-I
тз
о
-I
а>
О-
Г> -I 03
о
п
а л
X
ТЗ
О
03 ^
а
с
а>
О-
Г> ^
X н
а
г> а>
а> т т
у
-I
о
03
77
О
IX
X с
X
X
ф
с
ф
и о
X
X ^
и
ф
и
о ^
О ^
X
о
о
т
I-
и
Ф
IX
о
I-
и о а
о ^
78
ствие необходимой информации в свободном доступе усложняют проведение расчетов выбросов парниковых газов, в частности выбросов СО2 от автотранспортных потоков по вышеописанной методике.
По мнению автора, внимания заслуживает разработанная по заказу Министерства транспорта Российской Федерации в 2008 году ОАО «НИИАТ» (Открытое акционерное общество «Научно-исследовательский институт автомобильного транспорта») «Расчетная инструкция (методика) по инвентаризации выбросов загрязняющих веществ от автотранспортных средств на территории крупнейших городов» [14]. В основу данной методики входят расчеты выбросов загрязняющих веществ и оценка загрязнения атмосферы автотранспортными средствами различных экологических категорий при эксплуатации в городских условиях. Основные положения данной методики были гармонизированы с международной методикой инвентаризации выбросов загрязняющих веществ ЕМЕР/СОЯШАЖ [15], с учетом особенностей структуры и режимов движения автотранспортных средств, эксплуатируемых в крупнейших российских городах с численностью населения свыше 1 млн человек.
Обсуждения
Наибольший практический интерес представляет «Расчетная инструкция (методика) по инвентаризации выбросов загрязняющих веществ от автотранспортных средств на территории крупнейших городов», которая позволяет провести расчет выбросов углекислого газа СО2 от автотранспорта и провести оценку воздействия данного типа выбросов на мировые изменения климата. По мнению авторов, методика может быть использована при проведении расчетов природоохранными и контролирующими организациями, а также организациями, занимающимися градостроительной, транспортной и дорожно-строительной деятельностью, при разработке проектов развития и реконструкции транспортной инфраструктуры, при инвентаризации валовых выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами в атмосферный воздух при движении по улично-дорожной сети горо-
да. Следует отметить, что д анная инструкция пришла на смену «Методике определения массы выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами в атмосферный воздух», утвержденной Минтрансом России 02.06.1993 г., которая широко использовалась при обучении в Московском государственном строительном университете (в настоящее время НИУ МГСУ) студентов по специальностям «Промышленное и гражданское строительство», «Городское строительство и хозяйство», «Механизация и автоматизация строительства», «Прикладная механика» [16]. Методикой предусмотрены две схемы расчетов: упрощенная и детализированная. Упрощенная расчетная схема используется для инвентаризации выброса загрязняющих веществ от автотранспортных потоков в атмосферный воздух при наличии данных о потреблении топлива, то есть аналогично вышеописанной методике («Методические рекомендации по проведению добровольной инвентаризации объема выбросов парниковых газов в субъектах РФ»). При этом в данном случае, как и в вышеприведенных методиках, могут возникнуть сложности с получением статистической информации. Поэтому, по мнению автора, наибольший интерес представляет детализированная схема расчетов, которая основывается на данных о численности и интенсивности движения автотранспортных средств.
Выводы
Резюмируя вышесказанное можно сделать вывод, что решение проблем экологической безопасности городского строительства и хозяйства в аспекте изменения климата и имеет две основные цели: сохранение биосферы и создание безопасной комфортной среды обитания человека, совместимой с биосферой. Решение данных научных проблем следует начать с оценки сложившейся ситуации, именно для этого в настоящей статье были проанализированы существующие методики расчетов воздействия автотранспортных потоков городских территорий на мировые климатические изменения посредством выбросов углекислого газа. По мнению автора, наибольший практический
интерес представляет «Расчетная инструк- в комплексе: для наиболее эффективной
ция (методика) по инвентаризации вы- оценки экологической безопасности го- р
бросов загрязняющих веществ от автотран- родского строительства и хозяйства необ- д
спортных средств на территории круп- ходимо совершенствование российской п
нейших городов», разработанная ОАО нормативно-правовой базы, постановка о
«НИИАТ», которая позволяет провести новых целей и задач развития, таких как п
расчет выбросов углекислого газа СО2 от освоение энергоэффективных техноло- л
автотранспорта и оценку воздействия д ан- гий, переход на возобновляемые источни- п
ного типа выбросов на климатические из- ки энергии и «зеленое» строительство, что О
менения городских территорий. позволит в будущем сформировать эколо- П
Следует отметить, что решение выше- гически безопасную и биосферосовмести- а
описанных научных задач следует решать мую среду обитания. и
р
о
Библиографический список а
1. Протасов В. Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды / В. Ф. Протасов // Финансы и статистика. — 1999. — С. 457—483.
2. Потапов А. Д. Экология. — М.: Высшая школа, 2004. — 528 с.
3. Щербина Е. В. Инженерно-экологические аспекты планирования городов / Е. В. Щербина // х
н
Экология урбанизированных территорий. — 2008. — № 4. — С. 67—71.
г> CD
О-
Г>
а
03
4. Теличенко В. И., Слесарев М. Ю. Управление экологической безопасностью строительства. Ин- О формационное обеспечение. Основные термины и определения: учебное пособие. — М.: Изда- ф тельство ассоциации строительных вузов, 2005. — 272 с. ф
5. Теличенко В. И., Слесарев М. Ю., Стойков В. Ф. Управление экологической безопасностью строительства. Экологический мониторинг: учебное пособие. — М.: Издательство ассоциации строительных вузов, 2005. — 328 с. П
6. Бакаева Н. В., Шишкина И. В. Построение системы оценочных показателей и расчет показателя у биосферной совместимости территориальной автотранспортной системы // Вестник МГСУ. — к № 3. — 2011. — С. 435—443. О
7. Ильичев В. А. Принципы преобразования города в биосферосовместимый и развивающий человека // Градостроительство. — 2009. — № 3. — С. 20—30.
8. Ильичев В. А. Биосферная совместимость — принцип, позволяющий построить парадигму жизни в гармонии с планетой Земля // Биосферная совместимость: человек, регион, технологии. — 2013. — № 1. — С. 4—5.
9. Ильичев В. А., Колчунов В. И., Птичникова Г. А., Кормина А. А. Проектирование городской среды: новые методологические подходы на основе парадигмы биосферной совместимости (Часть 1) // Научный журнал строительства и архитектуры. — 2020. — № 2. — С. 121—132.
10. Азаров В. Н., Донцова Т. В. Концепции биосферной совместимости и экологического следа и их роль в достижении экологически устойчивого развития урбанизированных территорий // Социология города. — 2013. — № 1. — С. 39—46.
11. Ильичев В. А. Биосферная совместимость: Технологии внедрения инноваций. Города, развивающие человека. — М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2011. — 240 с.
ENVIRONMENTAL SAFETY OF URBAN AIR ENVIRONMENT FROM THE PERSPECTIVE OF GLOBAL CLIMATE CHANGE
A. I. Renz, Ph. D. (Technical sciences), assoc. professor, Moscow State University of Civil Engineering, renzai@mgsu.ru, Moscow, Russia
References
1. Protasov V. F. Ekologiya, zdorov'e i ohrana okruzhayushchej sredy [Ecology, health, and environmental protection]. Finansy i statistika. 1999. P. 457—483 [in Russian].
2. Potapov A. D. Ekologiya [Ecology]. M.: Vysshaya shkola. 2004. 528 p. [in Russian].
3. Scherbina E. V. Inzhenerno-ekologicheskie aspekty planirovaniya gorodov [Environmental engineering aspects of urban planning]. Ekologiya urbanizirovannyh territorij. 2008. No. 4. P. 67—71 [in Russian].
4. Telichenko V. I., Slesarev M. Yu. Upravlenie ekologicheskoj bezopasnost'yu stroitel'stva. Informacionnoe obespechenie. Osnovnye terminy i opredeleniya: uchebnoe posobie [Environmental safety management of
79
construction. Information Support. Basic terms and definitions]. M.: Izdatel'stvo associacii stroitel'nyh vuzov. 2005. 272 p. [in Russian]. 5. Telichenko V. I., Slesarev M. Y., Stojkov V. F. Upravlenie ekologicheskoj bezopasnost'yu stroitel'stva. Eko-logicheskij monitoring: uchebnoe posobie [Environmental safety management of construction. Environments tal monitoring]. M.: Izdatel'stvo associacii stroitel'nyh vuzov. 2005. 328 p. [in Russian]. X 6. Bakaeva N. V., Shishkina I. V. Postroenie sistemy ocenochnyh pokazatelej i raschyotpokazatelya biosfernoj x sovmestimosti temtorial'noj avtotransportnoj sistemy [Construction of system of estimated indicators and 0 calculation of the indicator of biospheric compatibility of territorial motor transportation system]. Vestnik § MGSU. 2011. Issue 3. P. 435-443 [in Russian].
u 7. Il'ichev V. A. Principy preobrazovaniya goroda v biosferosovmestimyj i razvivayushchij cheloveka [The prin-
x ciples of transforming a city into a biosphere-compatible and developing person]. Gradostroitel'stvo. 2009.
X Iss. 3. P. 20—30 [in Russian].
^ 8. Il'ichev V. A. Biosfernaya sovmestimost' — princip, pozvolyayushchij postroit'paradigmu zhizni v garmonii s
u
CÙ
O
i-^
x
CD U
planetoj Zemlya [Biospheric compatibility — the principle, allowing to construct a life paradigm in harmony with a planet Earth]. Biosfernaya sovmestimost': chelovek, region, tekhnologii. 2013. Iss. 3. P. 4—5 [in Russian].
§ 9. Il'ichev V. A., Kolchunov V. I., Ptichnikova G. A., Kormina A. A. Proektirovanie gorodskoj sredy: novye
q metodologicheskie podhody na osnove paradigmy biosfernoj sovmestimosti (Chast' 1) [Urban Environment
^ Design: New Methodological Approaches Based on the Biosphere Compatibility Paradigm (Part 1)].
x Nauchnyj zhurnal stroitel'stva i arhitektury. 2020. No. 2 (58). P. 121—133 [in Russian].
10. Azarov V. N., Dontsova T. V. Koncepcii biosfernoj sovmestimosti i ekologicheskogo sleda i ih rol' v dostizhenii
c ekologicheski ustojchivogo razvitiya urbanizirovannyh territorij [Concept ofbiospheric compatibility and ec-
O^ ological footprint and their role in sustainable development of urban territories]. Sociologiya goroda. 2013.
£ No. 1. P. 39—46 [in Russian].
% 11. Il'ichev V. A. Biosfernaya sovmestimost': Tekhnologii vnedreniya innovacij. Goroda, razvivayushchie chelove-
§ ka [Biosphere Compatibility: Technologies for Implementation of Innovations. Cities that develop peo-
■E ple]. M.: Knizhnyj dom "LIBROKOM". 2011. 240 p. [in Russian]. O O.
u o a a
.
80
