CC BY
51
СЕМИНАР 10
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2000"
МОСКВА, МГГУ, 31 января - 4 февраля 2000 г.
44 © Ю.П. Сорокин, П.Ю. Молчанов, В.В. Бурмистрова, 2001
УДК 550.4:581.5 4
Ю.П. Сорокин, П.Ю. Молчанов,
В.В. Бурмистрова
ГОРОД КАК ГЕОТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
Проблема устойчивости городских экосистем, экологической безопасности городских селитебных территорий является одной из самых острых проблем безопасного развития городов России. На повестке дня - формирование стратегии безопасного управления не только чисто селитебных территорий, но и индустриальных зон. Проблема усугубляется тем, что до сих пор совершенно недостаточно сформирован и отлажен новый организационно-экономический механизм природопользования, особенно на уровне промышленно развитых регионов и крупных городов [4,5]. Эффективность регионального и муниципального экологического регулирования для целей устойчивого развития может быть достигнута только при всеобщей экологизации системы управления городом, т. к. нельзя забывать, что, город как таковой - это исторически сложившийся потенциально устойчивый источник загрязнения окружающей природной среды [5].
С учетом данного заключения необходимо рассмотреть город как геотехническую систему или природно-промыш-ленную систему (ППС - в понимании Б.А. Иванова). На наш взгляд, наиболее серьёзный анализ этого положения выполнен Э.Ф. Емлиным, который рассматривая геотехносферу Урала как иерархию геотехнических систем, результат взаимодействия индустриальной цивилизации и Уральской горно-складчатой страны, включает в геотехносферу города Урала как крупные локальные геотехнические системы [2].
Рассматривая город как природно-промышленную систему (ППС), можно констатировать, что как и при функционировании любой ППС, здесь осуществляется обмен веществом, энергией и информацией между природной и промышленной составляющей этой системы.
В процессе функционирования ППС в зависимости от интенсивности взаимодействия природной и промышленной составляющей можно выделить стадии становления технотопа: взаимодействие, влияние и воздействие, на последней стадии происходит изменение природных компонентов города - их нарушения или загрязнения.
Знаменитая городская археологическая культура Великого Новгорода как и более молодая 300-летняя культура Петербурга может быть представлена как последовательный процесс образования технотопа. В этом случае урбанизация есть форма техногенеза. Можно рассматривать проурбанизацию, начальный её этап, далее - индустриальный период, но нельзя не отметить, что любой крупный город, наращивая мощность техногенных грунтов, видоизменял природные составляющие. Как не вспомнить наличие девяти чётко фиксируемых антропогенных слоёв (почему их не называют культурными?) в Великом Новгороде и указ Петра I об обязательной загрузке камнем всех крестьянских подвод, въезжающих в Петербург, построенный на болотистых берегах дельты реки Невы. Города импортировали вещество, они становились аккумуляторами вещества, энергии и информации. Для Петербурга важен один непреложный природный мотив -он вписан в речную систему Невы, он подчинён ей, хотя и тут можно отметить элемент насилия -строительство каналов, стремление спрямить речные потоки, а то и упрятать их под землю.
И Великий Новгород и Петербург избежали участи геохимических «медных» городов Урала, трассирующих на карте меридианально вытянутую зону Уральского медного пояса и запыленных «угольных» городов Южного Урала и Кузбасса, где экстенсивное развитие геотехносферы уже в начале ХУШ в. привело к необратимым явлениям - активному техногенезу водной и воздушной среды этих городов.
Наиболее значимыми этапами развития геотехносферы Северо-Запада России стали век XVIII (строительный экстенсивный этап) и век ХХ (индустриальный, где можно выделить 2 периода - капиталистический и социалистический). Социалистический период связан с интенсивным освоением богатств Кольского полуострова и строительством заводов - гигантов в самом Петербурге. В последние годы наиболее значимое влияние на Петербург как геотехническую систему оказывают три момента:
a) рост числа автомобилей и, как следствие, повышение уровня загрязнения воздушного бассейна Петербурга;
b) строительство трёх крупных портовых грузовых терминалов в непосредственной близости от города;
c) функционирование и предполагаемое развитие Ленинградской АЭС.
Как правильно отмечает Э.Ф. Емлин [2], геотехническая система города импортирует всё новые и новые порции вещества и энергии, формирует технозёмы, преобразует систему водоснабжения, осуществляя водную экспансию, создаёт новую окружающую городского жителя воздушную среду.
Наиболее характерные тенденции развития техносферы города: импорт вещества и энергии, концентрация техногенов в пределах городской системы, урбанизация водоснабжения, в частности повышение уровня грунтовых вод, загрязнённость водных бассейнов, повышение уровня нестабильности геотехнической системы, переход от автоморфизма геотехнической системы города к ксеноморфизму.
Остановимся на некоторых моментах функционирования геотехнической системы города.В условиях Санкт-Петербурга имеют большое генетическое разнообразие физические поля антропогенного происхождения. Они формируются как локально, так и на площадях значительной протяженности. В Невском районе уже в 90-е годы построены дома вблизи ЛЭП, причём проектировщики основывались на регламенте электрической компоненты электромагнитных полей, т. к. магнитная составляющая поля 50 Гц не нормирована, а именно эта величина магнитного поля представляет повышенную опасность в индуцировании раковых заболеваний крови и опухолей мозга, особенно у детей. К настоящему времени составлена электромагнитная карта Петербур-
га, позволяющая оценить уровни электромагнитных полей и проводить профилактирующие мероприятия.
Заслуживают особого внимания работы по определению геоактивных зон и их патогенному воздействию, проводимые в Петербурге под руководством профессора В.А. Рудника [6, 7]. Во-первых, этими работами определён фактор повышенного геологического риска всей среды обитания Петербурга. Он обусловлен особенностями строения земной коры, заложением города в области пересечения 4-х систем активных разломов в пределах Лапландско-Нильского глобального лианемента. Они определяют геоак-тивные патогенные зоны, негативное влияние которых существенно превышает отрицательное воздействие антропогенного фактора. Повышенная проницаемость и напряжённость недр в пределах этих зон является первопричиной увеличения онкологической и сердечнососудистой заболеваемости населения, общей и детской смертности, а также детских врождённых пороков под влиянием импульсных электромагнитных излучений, газовых эманаций, снижения ионной составляющей воздуха, изменений в психическом состоянии и идеомо-торно-поведенческих реакций человека.
Фактор повышенного геологического риска следует учитывать при строительстве крупных зданий и сооружений, эксплуатации метро, путе-и продуктопроводов, при проектировании транспортных магистралей, особенно скоростных, подземных хранилищ и т. д.
Природа патогенного влияния геоактивных зон заключается в том, что в пределах природной низкоамплитудной аномалии интенсивности электромагнитного излучения происходит значительное снижение концентрации отрицательно заряженных аэроионов (до 550-600 на 1 см3), т. е. почти в три раза ниже предельно допустимого нижнего порога содержания (оптимальная концентрация равна 3000-5000 аэроионов на см3). Взаимодействие выделяющихся в геопатогенных зонах над геоактивными разломами положительно заряженных ионов водорода с отрицательно заряженными аэроионами приводит к разкому понижению концентрации последних в помещениях, находящихся над геоактивными зонами. Все дома с числом онкологических больных от 20 до 80 на 1000 жителей на Гражданском проспекте Петербурга располагаются над этими зонами;
показательно, что в целом для района эти цифры в 4-16 раз меньше. Основная и главная задача -районирование территорий города по селитебной комфортности с выделением зон для преимущественного строительства детских и лечебных учреждений.
Для Петербурга, как одного из крупнейших промышленных городов мира, города, население которого составляет 4,6 млн. человек, города-музея европейской архитектуры актуальным является вопрос качества воздушного бассейна. По объёму вредных выбросов Петербург находится на 14 месте в Российской Федерации. Суммарные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу города в 1998 г. с учётом автотранспорта индивидуального пользования составили 288,1 тыс. т, из них твердых веществ - 10,6 тыс. т., диоксида серы - 17,7 тыс. т, диоксида азота -36,0 тыс. т, углеводородов - 1,5 тыс. т, летучих и органических соединений - 23,6 тыс. т, оксида углерода - 195,4 тыс. т. При общем снижении объёмов выбросов промышленными предприятиями в последние т. н. перестроечные годы, значительно возрос уровень загрязнённости воздуха продуктами сгорания автомобильного топлива. Число автомобилей всех видов достигло 1 млн. 200 тыс. штук; 3300 км. дорог (55 млн. м2 дорожных покрытий) предоставлено в их распоряжение. Парк автотранспорта в городе за последние 10 лет вырос более, чем в 2,7 раза. Вклад автомобилей в суммарный выброс загрязняющих веществ по городу составил 77 % при среднем по России - 36,4 %.
Существует прямая связь между интенсивностью движения транспорта, степенью проветри-ваемости автострады и внутригородских дорожных «каньонов», количеством перекрёстков, времени пребывания автотранспорта на перекрёстках, числом остановок. Для оценки возможности уменьшения выброса выхлопных газов были выполнены эксперименты на улицах Василеостров-ского района Петербурга. Определялась возможность организации движения автотранспорта по «зелёной волне» [3]. Анализировалась ситуация со всеми видами транспорта в часы пик, проводился расчёт выбросов выхлопных газов на «холостом» ходу, во время движения, в период начала движения и торможения. В конечном итоге ставилась задача рассчитать избыточный выброс выхлопных газов на каждом перекрёстке по пути движения по «зелёной волне». Наибольший суммарный выброс составил 11,074 кг/час.
В Петербурге до сих пор нет объездной круговой дороги, одним из вариантов её проведения был маршрут по западной оконечности Васильевского острова. Нами было показано (натурные исследования Манченко О.В.), что этот вариант (проведение маршрута по Наличной улице) неприемлем, т. к. приведёт к значительному загрязнению воздуха при довольно слабой проветри-ваемости улицы, идущей вкрест преобладающему юго-западному направлению ветров в этой приморской части города.
Ежегодно администрация Петербурга закупает около 160 тыс. т хлорида натрия, который затем в смеси с песком (ПСС) применяют для борьбы с гололёдом в зимнее время года. Затрачивая большие деньги (230-280 руб./т №С1), администрация города кроме положительного результата борьбы с льдообразованием на дорогах и пешеходных участках, тем самым способствует засорению песком канализационных сетей, повышает экологическую нагрузку на гидросфер-ные объекты за счёт отрицательного воздействия ионов № в водной среде. Нами предлагается (1) использование отходов добычи Ca-Mg - содержащих пород (доломитов окрестностей города Гатчины) с целью получения хлорида кальция, который уже давно и успешно применяется как экологичный, эффективный противогололёдный агент за рубежом, в том числе в государствах Северной Европы и Канады. Для применения хлорида кальция в виде рабочего раствора (35 %) может быть использован парк существующего специализированного транспорта для поливки улиц в летний период. Вместо хранилищ ПСС потребуется организация компактных районных станций по приготовлению и хранению рабочих растворов хлорида кальция.
Многообразие целей и методов по улучшению экологической ситуации в Петербурге и в любом крупном городе (в России 10 городов с населением более 1 млн. чел.) не поддаётся строгому учёту. Что касается воздушной среды, то в Петербурге, например, создана система управления качеством воздуха. Центральный управляющий компьютер находится в инфор-мационно-администра-тивном центре Управления по охране окружающей среды Администрации Санкт-Петербурга. Автоматические станции измерения уровня загрязнения воздуха расположены в напряжённых районах города.
В целом в Петербурге сформирована качественно новая система экологической безопасности, в создании которой самое активное участие принимал Санкт-Петербургский НИЦЭБ РАН, созданный 19.03.91 г. В проведении натурных исследований в городской черте в течение 1998-2000 гг. участвовали студенты СПГГИ под руководством преподавателей кафедры экологии, аэрологии и охраны труда. По линии администрации города ежегодно публикуется отчёт «Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге». Губернатором Санкт-Петербурга утверждена программа «Чистый город».
Задача сегодняшнего дня - комплексное изучение многокомпонентной геотехнической системы крупного урбанизированного центра, каким является Петербург. Элементами этой системы являются природная ландшафтно-геоло-гическая и урбанистическая составляющие. Приоритетное направление - обеспечение экологически безопасного развития этой системы. Город как таковой не должен отчуждаться от природных систем, не должен отменять естественные законы развития естественных систем. Городская геотехническая система не должна быть агрессивной.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бурмистрова В.В., Сорокин Ю.П., Евстратов А.А. - Отходы горного производства как техногенное сырьё для производства эффективного противогололёдного агента.// Научные доклады 4-ой Международной конференции «Экология и развитие Северо-Запада России».- СПб, Ладога, Онега, Петрозаводск, 1999.
2. Емлин Э.Ф. - Кадмий в геотехносфере Урала. УГГА. Екатеринбург, 1997.
3. Манченко О.В., Сорокин Ю.П. - Расчёт выбросов выхлоп-
ных газов при организации «зелёной волны» в Санкт-Петербурге.// «Белые ночи», т.1, СПб, 1999.
4. Парахонский Э.В., Пара-хонский М.Э. - Основы экологической политики индустриального города.// Вологда, 1997.
5. Пупырев Е.И., Беляев И.П. и др./ Проблемы экологии Москвы. Сеть наземных наблюдений. -М.: Гидрометеоиздат, 1992.
6. Рудник В.А. - Фактор повышенного геологического риска среды обитания Санкт-Петербурга// Сборник материалов
научных чтений -МАНЭБ.- С-Петербург,1999.
7. Рудник В.А., Альтман
Э.Л., Белишева Н.Л., Доливо-Добровольская и др. - Новые данные о методах выявления геоак-тивных зон и их патогенного воздействия в Санкт-Петербурге.// Сборник материалов научных чтений -МАНЭБ.- С-Петербург,1999.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ =-
/----------------------------------------------------------------------------7
Сорокин Юрий Петрович - профессор, кандидат геолого-минералогических наук, Санкт-Петербургский государственный горный институт.
Молчанов Павел Юрьевич - ассистент профессора, Санкт-Петербургский государственный горный институт. Бурмистрова Виктория Владимировна - аспирант, Санкт-Петербургский государственный горный институт.
У
