Проблемы чистой воды и бытовых стоков

 

Город потребляет огромное количество чистой воды, которую «изрыгает» в загрязненном состоянии, т.е. превращает в бытовые стоки, загрязняющие те же водоемы, из которых идет водозабор.

Водопотребление в разных странах мира. Международная санитарно-гигиеническая норма воды на одного человека составляет около 235 л в сутки. Эта норма не превышается в большинстве европейских стран (потребляется 150-160 л воды на человека). В городах России один житель в среднем расходует 400 л воды в сутки (в Москве и Санкт-Петербурге – до 1000 л).

Превышение норм водопотребления во многих странах связано с потерями воды из-за неисправности труб и сантехники. В странах третьего мира эти потери составляют до 60%. В Маниле утечка воды из водопроводных сетей и ее незаконное использование приводит к потерям в размере 58%, в то время как в Сингапуре, где трубы находятся в лучшем состоянии, непродуктивный расход не превышает 8% (О’Меара, 2000).

Контроль водопотребления. С учетом прогноза дальнейшего роста городов проблема обеспечения водоснабжения все более осложняется. Однако для ее решения практика уже выработала ряд эффективных мер:

– вводится платное пользование, причем с повышающейся ценой за воду. Несмотря на то, что это давит на бедные слои населения, платное потребление воды способствует повышению ее качества, а, следовательно, благотворно сказывается на здоровье горожан. В квартирах устанавливаются счетчики, что стимулирует использование водосберегающих домашних технологий мытья посуды, стирки, использования воды для ванн и душей (и просто умывания), экономных смывных бачков для туалетов и т.д. Например, в 1988 г. индонезийский город Богор решился на первый шаг для того, чтобы улучшить водоснабжение населения. В квартирах были установлены счетчики и повышены тарифы. В результате горожане стали более экономно использовать воду, ее расход снизился на 1/3, что позволило подключить к системе водоснабжения значительное количество семей, раньше не имевших этой возможности;

– для экономии питьевой воды ее подают в дома по отдельному водопроводу. По другому водопроводу поступает техническая вода для бытовых нужд;

– используется дождевая вода, пригодная для для санитарных нужд и полива. В Токио, большая часть территории которого покрыта асфальтом и бетоном, дожди вызывали сильный подъем уровня водоемов, в которые стекали дождевые потоки, и при этом происходило истощение запасов грунтовых вод. Город организовал сбор дождевой воды, установив на крышах 579 городских зданий резервуары, которые собирают эту бесплатную воду;

– количество доброкачественной воды увеличивается за счет защиты водосборов от загрязнения. Так, Нью-Йорк планирует закупить на 300 млн. долларов земли на севере штата, чтобы защитить водоразделы, обеспечивающие город питьевой водой. Это позволит достичь значительной экономии на строительстве новой фильтрационной системы.

В тех случаях, когда отсутствует возможность повысить качество водопроводной питьевой воды, используют бутилированную воду, извлекаемую из земных глубин и горных ручьев. Кроме того, во всем мире получили распространение разнообразные системы местной очистки воды.

Очистка бытовых стоков. Решение этой сложной технологической проблемы облегчается при разделении бытовых и промышленных стоков. В этом случае очистка бытовых стоков возможна на полях фильтрации (мелководья с водной растительностью) и их использование для орошения плантаций, где возделываются определенные культуры, например, многолетние травы. В Израиле, где разделяются промышленные и городские стоки, удается повторно вовлекать в бытовое использование до 70% воды.

В России бытовые стоки составляют половину объема сброса всех сточных вод. В Москве объем бытовых стоков превышает 2 млрд. м³/год, в Санкт-Петербурге – 1 млрд. м³/год. Свыше 200 млн. м³/год составляют бытовые стоки Нижнего Новгорода, Новосибирска, Самары, Челябинска, Красноярска, Омска, Екатеринбурга.

 

Контрольные вопросы

1. Какие пути экономии воды в городе вы знаете?

2. Как может сказаться повышение платы за воду на ее расходовании?

3. Расскажите о том, как можно уменьшить вред от бытовых стоков окружающей среде?

 

Обеспечение энергией

 

В настоящее время большинство городов снабжается энергией за счет крупных ТЭЦ, которые дают электричество и тепло. КПД этих ТЭЦ не превышает 30%, кроме того, тепло постоянно теряется при его передаче по трубам даже при самой тщательной теплоизоляции. Значительно повысить КПД использования энергоносителей можно при децентрализации производства электроэнергии и замене этих ТЭЦ небольшими блок-ТЭЦ (см. 4.5).

Много энергии можно сэкономить в быту, так как большую ее часть человек затрачивает на систему жизнеобеспечения (энергия пищи составляет не более 5-7%). Так, флюоресцентная лампочка мощностью в 18 Вт дает столько же света, сколько лампочка накаливания в 75 Вт. Замена ими ламп накаливания позволит сократить потребление электроэнергии на освещение примерно в 4 раза. Кроме того, новые лампочки в 7 раз долговечнее, чем старые, что позволит экономить и ресурсы.

Имеется принципиальная возможность сократить примерно в 2 раза расход электроэнергии при использовании новых бытовых приборов (холодильников, телевизоров и др.), кастрюль с полированной поверхностью, плотно прилегающей к нагревательным элементам электроплит, двух и трехъярусных кастрюль-пирамид, которые наиболее полно используют тепло и т.д.

Теплоизоляция стен даже в самых холодных районах позволит резко сократить расходы энергии на обогрев жилья. Вместо печей будет достаточно одного небольшого электронагревателя.

 

Контрольные вопросы

1. Что такое блок-ТЭЦ?

2. Перечислите основные направления сбережения энергии в быту.

 

Переработка бытовых отходов

 

Количество и состав бытового мусора. Средний горожанин мира производит 300-400 кг твердых бытовых отходов в год, а житель США – примерно в 2 раза больше. В прошлом мусор сохранялся на территории города и формировал т.н. культурный слой, который год от года повышал поверхность города. В настоящее время мусор вывозится на свалки (если они оборудованы, то называются полигонами). Современный полигон для бытового мусора – это сложное инженерное сооружение, на котором проводится сортировка мусора, и собираются в специальные приемники инфильтрационные воды для многоступенчатой очистки, а образующийся газ используют в качестве топлива.

Накопление бытового мусора является одним из опасных вариантов загрязнения поверхности литосферы, хотя проблема переработки бытовых отходов, состав которых примерно сходный в большинстве стран (пример приведен в табл. 45), решается несколько проще, чем утилизация промышленных отходов (см. 6.2.2).

Таблица 45

Состав бытовых отходов г.Уфы

(% к общей массе, по Зайнуллину и др., 1997)

 

Компонент	Доля участия	Компонент	Доля участия
Бумага, картон		Кости	2,3
Пищевые отходы	29,6	Металл черный	2,1
Дерево, листья	2,3	Метал цветной	0,5
Текстиль	4,9	Стекло	5,3
Кожа, резина	0,5	Камни, керамика	1,1
Полимерные материалы	5,8	Опасные отходы (батарейки, нитрокраска, ядохимикаты и пр.)	0,4

 

Мусоросжигательные заводы. В странах Западной Европы, а также в некоторых городах России (например, в Москве), бытовой мусор утилизируют на мусороперерабатывающих или мусоросжигательных заводах. Последние экологически небезопасны, т.к. газообразные выбросы таких заводов загрязняют атмосферу. Кроме того, в результате сжигания бытового мусора накапливается большое количество золы. В настоящее время ведется интенсивный поиск новых технологий сжигания (повышение температуры в печи, сжигание в шлаковом расплаве, создание более эффективных фильтров и т.д.).

Преимущества сортировки мусора. Более перспективна сортировка мусора (это делается в большинстве развитых стран): в отдельные контейнеры собираются бумага, пластики, органические остатки, стекло, металлы, что облегчает переработку. Особенно заметных успехов в данной области достигли в Германии. Возле жилых домов стоят разноцветные контейнеры. В одни население складывает пищевые отходы, в другие – макулатуру и картон; стекло в зависимости от цвета (зеленое, темное и бесцветное) собирают в три разных контейнера. Если у горожанина есть потребность избавиться от большого количества макулатуры, то он несет ее к отдельному большому контейнеру, который есть в каждом районе. Раз в месяц бумажный хлам можно просто свалить в кучу на тротуаре, и его заберет специальный экомобиль. Автопокрышки за плату принимают авторемонтные мастерские, которые отправляют их на переработку.

Сложной проблемой является утилизация пластиков, которые широко используются при изготовлении бытовой техники и автомобилей, для отделки салонов самолетов и кораблей, производственных и жилых помещений, в качестве упаковки и т.д. Большинство ныне существующих пластиков не разлагается микроорганизмами в естественных условиях. Их утилизация осложняется трудностью разделения по типам и маркам. Поэтому все большее распространение получают биодеградабельные пластики – пластмассы, которые за короткое время (от нескольких месяцев до двух лет) разрушаются микроорганизмами.

В развивающихся странах к сортировке мусора привлекаются и бедные слои населения. В Сантосе (Бразилия) независимые сборщики собирают примерно 1200 т мусора, пригодного для переработки, а муниципальные службы – лишь 200 т. Городские власти не только оплачивают сбор отходов, но выделяют сборщикам долю доходов от продажи этих материалов переработчикам. Аналогично в Дакаре (Сенегал) городские власти пришли к выводу, что частный сборщики очищают город от мусора лучше, чем муниципальные, и создали для них 1000 рабочих мест. В Каире сбором мусора занимаются заббалины с начала 50-х гг. века. В 1981 г. при поддержке городских властей они создали общину, которая не только собирает мусор, но и перерабатывает его – производит компост для удобрения полей и шьет стеганые одеяла из лоскутов.

В некоторых странах сортированный мусор принимается бесплатно, а за сдачу несортированного мусора приходится платить значительные деньги.

Использование мусора. Американские экологи считают сортированный мусор ценным сырьем для производства и говорят о «кладе в мусорном ящике».

Органические остатки после компостирования могут служить сырьем для производства удобрений и кормом для животных (особенно рыб), что дает дополнительные продукты питания для горожан.

Автомобильные шины (одну из наиболее объемных фракций бытового мусора) сжигают в цементных печах, восстанавливают для повторного использования (наваривают новый протектор) или перетирают в крошку, которую используют в качестве добавок при производстве резины, композитных материалов и асфальта, а также в производстве многих видов резинотехнических изделий (напольных покрытий, брызговиков для колес, ковриков, прокладок и т.п.).

Экономически рентабельна переплавка отходов стекла, т.к. при этом значительно экономится энергия (см. 4.5).

Заметно уменьшает количество бытового мусора (и одновременно способствует сохранению леса) сбор и переработка макулатуры (см. 6.1.5).

Новой фракцией бытовых отходов стали алюминиевые банки от напитков. В большинстве стран организован их сбор для переплавки (так, в Швеции, к примеру, в магазины возвращается 8 банок из 10). Утилизация «пищевого» алюминия чрезвычайно выгодна экономически, так как энергетические затраты при получении этого металла из бокситов выше на порядок!

 

Контрольные вопросы

1. Какие недостатки имеют мусоросжигательные заводы?

2. Как организована переработка мусора в разных странах?

3. Расскажите о возможностях утилизации пластиков.

 

Озеленение

 

Большую роль в улучшении условий жизни в городах играет озеленение (человек впускает в город природу, которая «протягивает свои зеленые руки в каменные мешки городов»). Озеленение позволяет решить целый комплекс проблем: улучшить микроклимат и газовый состав атмосферы, снизить шумовое загрязнение, придать городу эстетичный вид и снять последствия видеозагрязнения (влияния на психику горожан однообразной архитектуры).

Для создания комфортных условий жизни в городе по санитарным нормам на каждого горожанина должно приходиться 350 м² древесных насаждений (в том числе 50 м² непосредственно в городе, остальное – в зеленой зоне вокруг него). Этим условия соответствуют многие европейские столицы, в том числе Лондон и Париж.

Особенно эффективно улучшают городскую среду лесопарки и пригородные леса, которые называют «легкими городов». Большую роль играют искусственные древесные насаждения в городе: сады, парки, скверы, посадки деревьев вдоль улиц. Эффективность влияния древесных насаждений на городскую среду зависит от сомкнутости крон и высоты деревьев, определяющей суммарную площадь листьев. По этой причине экологически неоправданны стрижка деревьев и саванноподобный тип посадки деревьев в парках.

Улучшают экологический режим города и газоны. Травостой этих зеленых ковров должен быть невысоким, густым и устойчивым к вытаптыванию. Особый вид газонов – спортивные, которые создаются на полях стадионов.

В большинстве городов РФ состояние озеленения неблагополучно и под натиском роста числа автомобилей, мест их парковок и другой площади, запечатанной в камень, продолжает ухудшаться. Ежегодно в Москве вырубается 14 тыс. деревьев и 25 тыс. кустарников, место которых занимают индивидуальные гаражи, при том, что на одного жителя приходится всего 18,3 м² лесных насаждений (в центральной части города – всего 7,5 м²). Ситуация в столице не улучшается, так как отмечено усыхание деревьев в результате загрязнения атмосферы выхлопами автотранспорта и влияния солей, в частности хлористого калия, используемых для ускорения таяния снега (например, в 1996 г. усохло 135 тыс. деревьев, а посажено всего 27 тыс., в настоящее время использование поваренной соли прекращено).

Идет усиленный поиск древесных растений, устойчивых к загрязнению атмосферы. Так, в Москве для озеленения отобрано 30 видов деревьев и кустарников, перспективных для озеленения (в основном хвойные и некоторые виды тополя).

 

Контрольные вопросы

1. Какую экологическую роль играет озеленение городов?

2. Назовите экологические нормативы зеленых насаждений в городе и в пригородах.

3. Каково состояние озеленения в городах России?

 

Каким быть городу будущего?

 

В рамках консервационистского сценария перехода к УР (см. 2.2.2) сформулирована концепция экосити – идеальных экологических городов, которые находятся в равновесии с окружающей средой.

Экосити. В экосити все здания невысокие, спроектированы в соответствии с требованиями экологии (энергосбережения, ресурсосбережения,минимального загрязнения окружающей среды) и радуют глаз разнообразием форм, много зелени, транспорт экологичен. Энергия на коммунальные нужды расходуется экономно, используются небольшие тепловые электростанции, приближенные к потребителям, и солнечная энергия. Значительная часть сооружений (включая транспортные магистрали) переносится под землю, что высвобождает место для зеленых насаждений. Для строительства не используются материалы, обладающие повышенной радиоактивностью (шлакоблоки и др.) или выделяющие в воздух загрязняющие вещества (шифер и др.). За пределы жилой зоны вынесены предприятия и склады. Сторонники экосити планируют экологическое переустройство уже существующих городов и строительство новых экосити с населением несколько десятков тысяч человек.

Подобиями экосити являются небольшие города без промышленности – Оксфорд, Кембридж, Тарту, Новосибирский академгородок, Пущино-на-Оке и др.

Несмотря на привлекательность, концепция экосити утопична. При сложившейся демографической ситуации в экосити можно расселить только небольшую часть горожан. Мегаполисы и крупные города невозможно превратить в экосити, можно лишь улучшить условия жизни их горожан, что является трудной проблемой.

Проблемы большого города. Должно быть исключено «расползание» городов, т.к. при этом сокращается площадь естественных и сельскохозяйственных экосистем, что нежелательно. Кроме того, «расползание» ведет к увеличению «мертвой» площади, запечатанной под транспортными магистралями, и к увеличению расхода материалов на создание коммуникаций (водопровод, канализация, электросеть и др.). Резко увеличивается пробег личного и общественного автотранспорта, что ведет к перерасходу энергии и загрязнению окружающей среды.

Города должны развиваться в уже сформировавшихся границах и «расти вверх». Здания, обладающие собственной системой подачи воды, энергии, удаления отходов представляют собой «микрокосм» на территории города, который во много раз меньше влияет на окружающую среду, чем при централизованной системе обеспечения. «Микрокосмы» окружены зелеными насаждениями и использован экологически целесообразный принцип размещения зданий: магазины и прочие торгово-промышленные объекты, бытовые предприятия и учреждения культуры чередуются с жилыми зданиями и находятся друг от друга на расстоянии, которое можно преодолеть пешком. Такие изменения в планировке города способны снизить потребность в топливе для транспорта в 10 раз.

Исследования американских экологов показали, что компактная городская застройка, в противовес обычной для США – растянутой на многие километры, экономит для налогоплательщиков огромные средства, исчисляемые миллиардами долларов (табл. 46).

Таблица 46

Плотность населения и использование личного автотранспорта в крупных городах (по О’Меара, 2000)

 

Регион мира	Плотность населения, человек на 1 га	Использование личного автотранспорта на душу населения, км пробега на человека
США Канада Европа Богатые страны Азии Развивающиеся страны Азии	14,7 26,2 49,9 163,9 162,8

 

Экономические механизмы. Экологизация города опирается в первую очередь на экономические механизмы – платное природопользование и экологические налоги (см. 9.1). Они могут заработать лишь в том случае, если в городах резко сократится доля бедняков, которые не в состоянии платить за коммунальные услуги по постоянно возрастающим тарифам. В настоящее время идет массовая миграция населения из сельских районов в города. В Африке более 40% городских семей живут в условиях абсолютной нищеты, а в Латинской Америке в трущобах («маргинальных поселениях») живет 36% людей.

Таким образом, проблема экологизации городов смыкается с социально-экономической проблемой снижения разницы в доходах между самой бедной и самой богатой частями населения.

Международные инициативы. В июне 1996 г. представители 171 страны и 579 крупных городов мира собрались в Стамбуле на Вторую конференцию ООН по населенным пунктам (Хабитат-2), на которой обсуждались вопросы экологизации городов. Делегаты подписали программу «Повестка для Хабитат», которая соответствует общей концепции документов, подписанных в Рио-де-Жанейро (1992 г.).

Вклад в экологизацию городов вносит Международный совет местных экологических инициатив, который создан в 1990 г. в Торонто. Он распространяет информацию, относящуюся более чем к 2000 городов в 64 странах, которые приняли «Местные повестки дня на ХХI век».

Разумеется, все эти меры могут резко снизить отрицательное влияние городов на окружающую среду и улучшить условия жизни горожан, тем не менее, они никогда не сделают городские экосистемы равновесными, «сказка об экосити» никогда не станет былью.

 

Контрольные вопросы

1. Дайте критическую оценку концепции экосити?

2. Как преодолевается тенденция «расползания» городов?

3. Опишите экологизированный город.

4. Как связаны проблемы экологизации городов и бедности?

 

Заключение

 

Города – рок человечества. Эти созданные человеком гетеротрофные экосистемы являются паразитами биосферы: потребляют огромное количество ресурсов и энергии и не производят ничего, кроме загрязнения окружающей среды. При этом уровень урбанизации в мире постоянно растет, и если сегодня он составляет в среднем 50% (в развитых странах – 80%), то в середине нашего столетия на четырех горожан будет приходиться всего один сельский житель.

Важнейшей проблемой, которую предстоит решить для улучшения условий жизни горожан и уменьшения пагубного влияния городов на биосферу, является проблема транспорта. Ее решение должно быть комплексным: экологизация самих автомобилей (снижение потребления горючего и выбросов в окружающую среду) и введения системы экономических «антиавтомобильных» мер (повышение стоимости автомобилей, горючего, моторного масла, парковки и др.). Важную роль должно сыграть совершенствование работы общественного транспорта. Для нужд коммунального хозяйства могут широко использоваться электромобили.

Экономия воды и уменьшение объема бытовых стоков могут быть достигнуты путем увеличения платы за воду и разделением систем снабжения питьевой и технической водой. Большие резервы имеет экономия энергии в быту за счет использования менее энергоемкой бытовой техники и теплоизоляции помещений.

Самым перспективным направлением «борьбы» с твердыми бытовыми отходами является их фракционирование и переработка. Уменьшение количества этих отходов может быть достигнуто за счет оборота тары и использования биодеградабельных пластиков.

В городах будущего высокие дома будут чередоваться с зелеными массивами. Наблюдающееся сейчас «расползание» городов – одно из проявлений потребительского отношения к природе, которое должно быть преодолено в обществе УР. Надежды на экосити (экологические города с населением 50-100 тысяч человек) утопичны.