CC BY
53
УДК 59.002
DOI: 10.24412/1816-1863-2022-3-69-74
РОЛЬ ФАКТОРОВ СОВРЕМЕННЫХ ГОРОДОВ В ФОРМИРОВАНИИ ЭКОЛОГИИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Б. И. Гиясов, к. т. н, доцент, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, dandyr@mail.ru, Москва, Россия
Вопрос ухудшения экологии современной городской среды в процессе развития мегаполисов в последнее время приобретает все большую актуальность. Современные города в процессе своего развития стимулируют создание новых зданий и сооружений, что способствует активному развитию транспортной и инженерной инфраструктуры. Таким образом, усовершенствуется бытовая среда горожан, что приводит к увеличению плотности городской застройки и увеличению загруженности транспортных сетей. В результате этого в современных городах наблюдается интенсивное загрязнение окружающей среды и сложная экологическая обстановка. В данной статье проведен анализ экологии крупнейших городов России и выявлены основные факторы, влияющие на загрязнение окружающей среды, характерные только для современных городов. Установлена взаимосвязь между энергопотреблением различными отраслями экономки и загрязнением окружающей среды. На основе сравнительного анализа вредных выбросов в наиболее экологически неблагоприятных городах России обозначена роль городского транспорта в повышении уровня загрязнения городской среды. Установлены основные причины, усугубляющие экологию городов. К ним можно отнести значительные вредные выбросы автотранспорта и нарушенный вследствие плотной застройки воздухообмен городских территорий, что приводит к высокой концентрации вредных веществ, загрязняющих город.
The issue of ecological degradation of the modern urban environment, in the process of megacity development, has recently become more and more topical. Modern cities, in the process of their development, stimulate the creation of new buildings and constructions, which contributes to the active development of transport and engineering infrastructure. Thus, the living environment of urban dwellers is being improved, resulting in an increase in urban density and congestion on transport networks. As a result, modern cities are experiencing intense pollution and a difficult environmental situation. This article analyses the ecology of Russia's largest cities and identifies the main factors affecting environmental pollution that are unique to modern cities. The relationship between energy consumption by various sectors of the economy and environmental pollution has been established. Based on the comparative analysis of harmful emissions in the most environmentally unfriendly cities in Russia, the role of urban transport in increasing levels of urban pollution. The main causes aggravating urban ecology are identified. They include significant harmful emissions of motor vehicles and disrupted as a result of dense urban areas air exchange, which leads to a high concentration of harmful substances polluting the city.
Ключевые слова: экология города, городская среда, транспортная инфраструктура, энергоресурсы, вредные выбросы, жилая среда, факторы загрязнения.
Keywords: rity ecology, urban environment, transport infrastructure, energy resources, harmful emissions, residential environment, pollution factors.
T3 Q m
О n
-I
T3
о
-I
CD
O-
Г) -I 03
о
п
Q X X
T3
0
03 TS Q
с CD
O-
Г) X
X н
Q
Г) CD
CD
1 I
У
I
TS -I
о
оз
Введение
Улучшение экологии мегаполисов является одной из важных задач современности. Современный город с высокой плотностью городской застройки и интенсивно развивающейся транспортной инфраструктурой создают неблагоприятную экологию окружающей среды, что является одной из причин снижения средней продолжительности жизни людей, роста уровня заболеваемости и смертности населения. Здоровье городского населения, по оценкам ученых, на 20 % зависит от состояния окружающей природной среды. Городские жители чаще подвержены сердечно-сосудистым заболеваниям, болезням органов дыхания, кровообращения.
Экологически благоприятной для человека и всего живого является среда с естественным природным ландшафтом местности. Естественная природная среда местности, формировавшаяся веками, в результате стремительного развития строительства испытывает значительные изменения. В результате этого изменяются аэродинамические, температурные и экологические условия окружающей среды [1].
В процессе развития крупных городов человек оказывает в основном негативное влияние на биосферу, изменяя ее и будучи сам ее частью, остро ощущает последствия этих изменений на себе. Данная ситуация усложняется отсутствием единого подхода у строителей, архитекторов, гиги-
69
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 ^
70
енистов и экологов к делу организации жилой среды.
Изменения окружающей среды происходят в процессе постоянного роста потребности в создании бытовой среды. Создание и усовершенствование бытовой среды вызывает необходимость в создании новых сооружений для удовлетворения будущих потребностей людей. Такие сферы потребностей, как образование, развлечение, оздоровительная деятельность, культурное развитие, характерные для городов, способствуют активному росту современных зданий и сооружений, изменяя условия окружающей среды [2].
Кроме того, совокупность условий и факторов, характерных жилой городской среде, меняет экологические показатели окружающей среды вследствие хозяйственной д еятельности горожан. Жилая среда в целом состоит из суммы характеристик среды конкретных городских объектов, в которых человек пребывает в течение дня, недели, месяцев и лет в соответствии с алгоритмом своей жизни. Влияние изменений жилой среды на человека является комплексным, как сумма воздействия среды конкретных объектов и их параметров.
Промышленные города, с градообразующими предприятиями, как правило, имеют тенденцию к быстрому развитию. Развитие города влечет за собой развитие городского пространства, способствует росту количества современных гражданских объектов и развитию инженерной и транспортной инфраструктур. Вследствие этого также увеличивается число современных объектов инженерной и транспортной инфраструктур. Современный горожанин в процессе своей активной городской жизни, часто или периодически пребывая на этих объектах, подвергается их негативному воздействию. Кроме того, развитие городских объектов отрицательно сказывается на экологии окружающей среды. Вопрос влияния факторов на окружающую среду и человека, возникающих в процессе развития городского пространства, не теряет свою актуальность [3].
Загрязнение воздушного бассейна города, которое вызвано вследствие использования энергоресурсов транспортом, промышленностью и гражданскими объектами, является одним из основных негативных факторов.
В связи с активным развитием городской структуры повышается энергопотребление транспортом, промышленностью и объектами гражданского назначения. Современный город в процессе развития и увеличения плотности застройки способствует приросту количества автомобилей потребляющих энергоресурсы. В связи с активной эксплуатацией автомобиля увеличиваются выбросы вредных веществ и их концентрация в городской среде.
Таким образом, современная городская застройка с развитой транспортной инфраструктурой является одной из причин нестабильной экологии, и городской транспорт следует рассматривать как один из важных источников загрязнения.
Модели и методы
Безусловно, загрязнение окружающей среды преимущественно происходит вследствие потребления топливно-энергетических ресурсов различными отраслями экономики (рис. 1) [4].
Из анализа этих данных следует, что в современных городах основным потребителем топливно-энергетических ресурсов является транспорт, использование которого увеличивают количество выбросов вредных веществ в окружающую среду.
С другой стороны, если рассматривать энергопотребление в целом, то все гражданские здания потребляют энергию больше, чем вся промышленность с ее фабриками, заводами, металлургическими комбинатами и энергии, которая расходуется на транспорт со всеми его автомобилями, поездами и теплоходами (рис. 2). Диа-
11,80 %
Пластики и т. п. 16,00 %
Энергетика 8,50 %
Транспорт 63,70 %
Рис. 1. Потребление нефтепродуктов по отраслям
Рис. 2. Диаграмма распределения энергопотребления в Европе
грамма 2 отображает распределение энергопотребления в Европе [5].
Такое активное энергопотребление, сопровождаемое постоянными выбросами, также повышает уровень загрязнения городской среды. Следовательно, энергопотребление, вызванное развитием городской застройки, тоже необходимо рассматривать как один из основных факторов, влияющих на экологическую ситуацию окружающей среды [6].
Еще одной причиной неблагоприятной экологии современных городов является плотность городской застройки состоящих из сложных архитектурных форм. Это оказывает существенное влияние на сложившуюся веками аэродинамику местности. Подобные неблагоприятные экологические условия наблюдаются не только в промышленной части города, но и в плотно застроенной гражданскими зданиями селитебной зоне. В воздушном бассейне плотно застроенной городской среды концентрация источников загрязнения вследствие деятельности горожан, а также в связи с активным использованием ими автотранспорта превышает допустимые нормы. Нарушенная под влиянием городской застройки аэродинамика местности и активность городского транспорта создают в городах обширные и устойчивые зоны с повышенной концентрацией загрязняющих веществ. В городской среде, в некоторых участках жилой застройки образуются застои воздуха, где
скорости движения воздуха составляют от 0 до 1 м/с [7, 8]. Подробные штилевые условия, формирующиеся из-за нарушения аэродинамики городской среды, являются одной из важных причин неблагоприятной экологии.
Таким образом, развитие современных городов, с одной стороны, приводит к росту энергопотребления сопровождаемое активными выбросами загрязняющих веществ, с другой стороны, увеличивает плотность городской застройки, уменьшающих интенсивность естественной аэрации городского пространства. В результате этого можно утверждать, что экология современных городов напрямую зависит от интенсивности их развития.
Ежегодно Министерство природных ресурсов и экологии РФ замеряет объемы вредных выбросов в атмосферу, и по этим данным составляются списки грязных городов на 2019 год. Специалистами было установлено, что уровень загрязнения растет с каждым годом.
На основе анализа этих данных построена диаграмма (рис. 2) вредных выбросов в наиболее экологически неблагоприятных городах России.
Сравнительный анализ этих данных дает возможность определить основные источники загрязнения для разных городов.
К примеру, город Асбест, с населением всего 68 000 человек относится к первому классу опасности, так как основными предприятиями являются завод по добыче и переработке асбеста и завод по производству силикатного кирпича. В воздух каждый год выбрасывается 300 000 т вред-
1300000 1000000 800 000 600000
400000
200000
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
Рис. 3. Диаграмма вредных выбросов в городах России
71
0
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 ^
72
ных веществ, что наносит значительным ущерб здоровью горожан.
В городе Новокузнецке сосредоточены угольные шахты и м еталлургические предприятия. Город входит в список крупных промышленных центров России и его воздух загрязняет 310 000 т веществ в год.
Еще одним городом с большим производством черной металлургии является город Череповец. В городе, кроме промышленного гиганта, завода «Северсталь», есть предприятие, производящее химические удобрения из азота и фосфатов. В атмосферу ежегодно выбрасывается 365 000 т загрязнений.
В городе Санкт-Петербург выбросы от градоформирующих предприятий и городского автотранспорта составляют примерно 520 000 т ежегодно. Как и столица, Санкт-Петербург загрязняется в основном автомобильными выхлопами. Они составляют 85 % всего загрязнения города на Неве.
Город Москва, конечно, самый крупный город страны не мог не попасть в список самых загрязненных городов страны. Помимо вредных производств, город очень загрязнен выбросами автотранспорта, которые составляют примерно 1 000 000 т ежегодно. Это составляет более 90 % всех вредных веществ, загрязняющих город. Из этого следует, что в мегаполисах основным источником загрязнения городской среды является автотранспорт [9].
В глобальной транспортной системе, по оценкам экспертов, 70 % используемой энергии потребляет автодорожный транспорт, в том числе на пассажирский транспорт приходится 50 % расхода энергии. Плотность и активность движения автодорожного транспорта характерна инфраструктуре больших городов. Стремительное развитие экономик ведущих стран мира, процессы урбанизации и глобализации способствуют активному развитию городов и городских транспортных сетей. В городах с развитой инфраструктурой транспортную сеть образует совокупность улиц и транспортных проездов, обслуживаемых различными видами городского транспорта, а также подземные, наземные и надземные транспортные линии. Внедрение мероприятий по повышению энергоэффективности в транспортном секторе с учетом объемов и разнообразий видов го-
родского транспорта позволит сэкономить значительные объемы энергии и улучшить экологию.
Результаты
Необходимо выделить три основные стратегии повышения энергоэффективности в сфере транспорта:
— использование более эффективных видов транспорта и переориентация спроса на них;
— усовершенствование используемых транспортных средств и видов топлива;
— сокращение текущего спроса на транспорт путем предотвращения увеличения объемов транспортировки.
Переориентация спроса на использование более эффективных видов пассажирского транспорта — это один из действенных путей повышения энергоэффективности, который должен стимулировать пассажиров на использование общественного транспорта. От занятости используемых транспортных средств во многом зависит расход энергии на душу населения. У различных способов передвижения удельный расход энергии на пассажиро-километр имеет существенные различия. Сокращение использования населением автотранспортных средств личного пользования и увеличение перемещения на общественном транспорте значительно уменьшит расход энергии. Другими видами альтернативных вариантов являются немоторизованные виды транспорта не-нуждающиеся в топливе. Однако горожан привыкшим к комфорту, связанному с использованием личного автотранспорта, переориентировать на альтернативный или общественный транспорт является труднореализуемой задачей [10].
Современные технологии автомобильной промышленности, включающие в себя использование легковесных материалов, сокращение массогабаритных параметров двигателя и размеров автомобиля значительно сокращает расход энергии по сравнению со средней легковой машиной. Усовершенствование видов топлива, в частности использование альтернативных видов, таких как природный газ, электричество, водород, биодизельное топливо, метанол, не только повышает энергоэффективность транспортной системы, но и существенно уменьшает загрязнение окру-
жающей среды. Мировой автопром ориентирован на выпуске автомобилей с потреблением топлива на основе нефти. В связи с этим разработка альтернативных видов топлива при наличии недорогой нефти может быть малоэффективной [11].
Оптимизация функционирования городских транспортных систем, развитие транспортной инфраструктуры городов, сокращение текущего спроса на транс -порт путем предотвращения увеличения объемов транспортировки — это наиболее рациональные пути стимулирования повышения энергоэффективности в транспортной сфере. Процесс развития городов способствует изменению пространсвенно-планировочной структуры территорий, вызывая стремительный рост числа дорог и плотность движения дорожного транспорта. Характерная для крупных городов обвальная автомобилизация отразилась на увеличении объемов движения, и проблемой существующей улично-дорожной сети стали частые заторы на улицах города и автомобильных дорогах. В связи с этим потери времени на транспортные передвижения измеряются уже не минутами, а часами.
Международный опыт показывает, что чем больше дорог, тем сильнее движение и тем со временем больше дорожных заторов. Это приводит к неэффективному потреблению топливно-энергетических ресурсов наземным транспортом в связи с многочисленными дорожными заторами. К примеру, в Москве еще в 2005 году насчитывалось около 3,5 млн автомобилей. В среднем каждый из них, по некоторым оценкам, проводит в дорожных заторах 40—45 ч/мес. За час работы двигателя в холостом режиме при потреблении 1 л топлива московские автовладельцы теряют в год около 2 млрд долл. США [12]. Неэффективное потребление топливно-
энергетических ресурсов наземным транспортом тоже можно отнести к одним из важных факторов загрязнения окружающей среды.
В итоге, необходимо отметить, что в современных городах в связи с увеличением плотности городской застройки, развитием транспортной инфраструктуры усиливаются факторы, влияющие на экологию городского пространства.
На основе произведенного анализа можно утверждать, что для улучшения экологии городской среды необходимо:
Выводы
1. Грамотное планирование городской территории, оптимизация транспортных сетей с целью уменьшения дорожных заторов, приводящих к неэффективному потреблению топливно-энергетических ресурсов транспортом.
2. Сокращение текущего спроса на транспорт путем предотвращения увеличения объемов транспортировки.
3. Применение современных технологий автомобильной промышленности, включающие в себя использование легковесных материалов, сокращение массо-габаритных параметров двигателя и размеров автомобиля, уменьшало бы расход энергии.
4. Усовершенствование видов топлива, в частности использование альтернативных видов, таких как природный газ, электричество, водород, биодизельное топливо, может существенно уменьшить загрязнение окружающей среды.
5. Учет на стадии градостроительного планирования, особенностей застраиваемых участков, объемно-пространственной пластики и плотность будущей застройки, влияющих на аэродинамику местности и загрязнение атмосферного воздуха.
тз а ш
о г>
-I
тз
о
-I
а>
О-
Г> -I
03 ,
п
а л
X
ТЗ
О
03 ^
а
с
а>
О-
Г> ^
X н
а
г> а>
а> т т
у
-I
о
03
Библиографический список
1. Табунщиков Ю. А., Шилкин Н. В. Аэродинамика высотных зданий // АВОК. — 2004. — № 8. — С. 20—22.
2. Кашинцева В. Л., Леонова Д. А., Гиясов Т. Б., Роль конвективных потоков в экологии воздушного бассейна города // Бюллетень строительной техники. — 2018. — № 12. — С. 27—30.
3. Гиясов А., Баротов Ю. Г. Роль зеленых насаждений в оздоровлении микроклимата городской застройки южных районов // Экология урбанизированных территорий. — 2018. — № 3. — С. 90—97.
4. Башмаков И. А. Повышение энергоэффективности в транспортном секторе// Энергосбережение — 2010. — № 1. — С. 26—32.
5. Булатова А. С. Мировая экономика. — Москва, 2005. — 734 с.
73
X X
CD С CD
CD U
О
CQ
6. Шойхет Б. М. Концепция энергоэффективного здания // Энергосбережение. — 2007. — № 7. — С. 62—66.
7. Локощенко М. А. Городские острова тепла // Тезисы докладов XXВсероссийской школы-конференции молодых ученых «Состав атмосферы. Атмосферное электричество. Климатические эффекты». —
СЬ
О
I-
х
с Нижний Новгород: типография Института прикладной физики РАН. — 2016. — С. 9—10.
8. Гиясов Б. И. Влияние развития инфраструктуры городов на жилую среду // Вестник МГСУ. — 2012. — № 4. — С. 17—21.
9. Кочуров Б. И., Ивашкина И. В. Экологические критерии и показатели территориального планирования города // Проблемы региональной экологии. — 2010. — № 4. — С. 24—32.
и 10. Евсеева А. И. Новая городская мобильность: тенденции развития транспортных систем // Госу-
дарственное управление. Электронный вестник. — 2016. — № 59. — С. 238—266.
X 11. Городской транспорт и энергоэффективность // Экологически устойчивый транспорт: сборник ма-
териалов для политических деятелей в развивающихся городах. — GIZ, 2013. — 106 с.
^ 12. Устойчивое развитие городских транспортных систем: вызовы и возможности // Сборник мате-
риалов семинара. — Москва, 2013. — 460 с.
О m
I-
U
O THE ROLE OF MODERN URBAN FACTORS IN SHAPING ENVIRONMENTAL ■s ECOLOGY
B. I. Giyasov, Ph. D. (Technical Sciences), assoc. professor, National research Moscow State University of Civil Engineering", dandyr@mail.ru, Moscow, Russia
References
о с
u о a
^ tehniki. 2018. No. 12. P. 27—30 [in Russian].
O 1. Tabunschikov Yu. A., Shilkin N. V. Aerodinamika vysotnyh zdaniy. [Aerodynamics of high-rise buildings] //
AVOK. 2004. No. 8. P. 20-22 [in Russian]. 2. Kashinceva V. L., Leonova D. A., Giyasov T. B. Rol konvektivnyhpotokov v ekologii vozdushnogo basseyna goroda. [The role of convective flows in the ecology of the air basin of the city] // Byulleten stroitelnoy
3. Giyasov A., Barotov Yu. G. Rol zelenyh nasazhdeniy v ozdorovlenii mikroklimata gorodskoy zastroyki yuzh-nyh rayonov. [The role of green spaces in improving the microclimate of urban development in the southern regions.] // Ekologiya urbanizirovannyh territoriy. 2018. No. 3. P. 90—97 [in Russian].
4. Bashmakov I. A. Povyshenie energoeffektivnosti v transportnom sektore [Improving energy efficiency in the transport sector] // Energosberezhenie. 2010. No. 1. P. 26—32 [in Russian].
5. Bulatova A. S. Mirovaya ekonomika [World economy]. Moskva. 2005. 734 p. [in Russian].
6. Shoyhet B. M. Koncepciya energoeffektivnogo zdaniya [Energy efficient building concept] // Energosberezhenie. 2007. No. 7. P. 62—66 [in Russian].
7. Lokoschenko M. A. Gorodskie ostrova tepla [Urban heat islands] // Tezisy dokladov XX Vserossiyskoy shkoly-konferencii molodyh uchyonyh Sostav atmosfery. Atmosfernoe elektrichestvo. Klimaticheskie effekty. — tipografiya Instituta prikladnoy fiziki RANNizhniy Novgorod, 2016. P. 9—10 [in Russian].
8. Giyasov B. I. Vliyanie razvitiya infrastruktury gorodov na zhiluyu sredu [The impact of urban infrastructure development on the living environment] // Vestnik MGSU. 2012. No. 4. P. 17—21 [in Russian].
9. Kochurov B. I., Ivashkina I. V. Ekologicheskie kriterii i pokazateli territorialnogo planirovaniya goroda [Ecological criteria and indicators of the city's territorial planning] // Problemy regionalnoy ekologii. 2010. No. 4. P. 12—18 [in Russian].
10. Evseeva A. I. Novaya gorodskaya mobil'nost': tendencii razvitiya transportnyx sistem [New urban mobility: trends in the development of transport systems] // Gosudarstvennoe upravlenie. elektronnyj vestnik. 2016. No. 59. P. 238—266 [in Russian].
11. Gorodskoy transport i energoeffektivnost. Ekologicheski ustoychivyy transport: sbornik materialov dlya po-liticheskih deyateley v razvivayuschihsya gorodah [Sustainable Transport: A Resource Book for Policy Makers in Developing Cities]. GIZ. 2013. 106 p. [in Russian].
12. Ustoychivoe razvitie gorodskih transportnyh sistem: vyzovy i vozmozhnost [Sustainable development of urban transport systems: challenges and opportunities]. Sbornikmaterialovseminara. Moskva. 2013. [in Russian].
74
