Автор: доктор техн. наук, Большеротов А.Л.
При использовании данных материалов в любых целях, ссылка на автора обязательна.
Экологическая парадигма – детерминированная «планетарная модель»
Экологический процесс это совокупность и взаимосвязанность основных воздействующих факторов и случайных флуктуаций, накладываемых на эту тенденцию.
Но помимо прямого негативного воздействия, сам строительный объект (объект недвижимости) оказывает опосредованное негативное воздействие на окружающую среду. Опосредованное воздействие выражается в следующем виде:
1. Появление эффекта концентрации строительных объектов (недвижимости) на единице территории;
2. Концентрации вокруг основного строительного объекта сопутствующей ему инфраструктуры со своим техногенным воздействием на окружающую среду (бойлерные, трансформаторные подстанции, автостоянки и т.д.);
3. Увеличение техногенного воздействия на окружающую среду в местах функционирования поставщиков ресурсов (ТЭЦ, ГЭС, котельная, станция водоподготовки, газовое хозяйство и т.д.);
4. Увеличение техногенного воздействия на окружающую среду в местах утилизации отходов от данного объекта (свалки, мусоросжигающие заводы, станции аэрации и т.д.);
5. Увеличение в месте строительства или эксплуатации строительного объекта (недвижимости) техногенной нагрузки за счёт концентрации средств транспорта, техники, машин и механизмов.
На основе анализа, проведённого в лекциях 1 главы, ни один из существующих методов оценки воздействия на окружающую среду не рассматривает комплексно и всесторонне во всех взаимосвязях с объектами поставщиками ресурсов, объектами по утилизации отходов, с сопутствующей инфраструктурой воздействие основного объекта на окружающую среду. В связи с этим был разработан метод, максимально полно учитывающий все факторы прямого и опосредованного воздействия строительного объекта на окружающую среду.
Для проведения оценки экологической безопасности строительства возьмём в качестве примера обособленный объект и выявим все его взаимосвязи, все взаимообусловленности, связанных с ним других объектов материального окружающего мира.
В первую очередь, после прохождения административно-правовой процедуры одобрения такого строительства, необходимо выбрать площадку для строительства.
Так как данный жилой объект должен обеспечить достойное качество жизни и здоровья людей, участок территории под застройку должен иметь соответствующие экологические показатели, и кроме того, не ухудшить экологическую обстановку по завершении строительства.
Для получения первичной информации о состоянии экологических показателей в месте строительства необходима информационная база экологических данных. Однако получить такую достоверную информацию в настоящее время, в связи с отсутствием действующей системы оценки экологической безопасности территорий или видов деятельности, в частности строительства, затруднительно. И сегодня, при предпроектной проработке документации, проектировщики и застройщики не ориентируются на состояние экологии в месте застройки, а в первую очередь рассматриваются правовые вопросы, связанные с землеотводом, если только нет явных, общеизвестных экологических проблем в данном месте. Такой подход к выбору участка строительства уже ставит под сомнение качество жизни и здоровья будущих жителей.
В данном случае могли бы помочь географические информационные системы, как метод выбора участка застройки, но данный метод работает как информационная система для значительных по площади территорий и даёт усреднённую статическую визуализированную картину экологического состояния без детализированных количественных характеристик.
Кроме того, при выборе участка важное значение, как было выявлено ранее в данной работе, имеет степень концентрации строительства на данной единице территории. Этот фактор никогда ранее не оценивался, но с помощью методики описанной в VI главе эти расчёты можно выполнить. И при степени концентрации строительства на данной территории ниже единицы (ksk < 1) и благоприятной экологической обстановке, можно рассматривать вопрос о строительстве нового объекта на данной территории.
В первую очередь, необходимо проверить, как изменится коэффициент ksk при появлении на данной территории нового объекта с его исходными данными. Если в качестве варианта застройки предполагается строительство индивидуальных жилых домов, то ksk может даже снизиться за счёт увеличения количества парковочных мест. В случае, если планируется строительство многоэтажного жилого дома, коэффициент ksk вероятнее всего увеличится. А при превышении его значения свыше одной единицы (ksk > 1), необходимо предусматривать мероприятия по снижению данного показателя до нормативного (ksk ≤ 1), а при невозможности этого необходимо отказаться от строительства данного объекта, как небезопасного для качества жизни и здоровья людей.
Таким образом, первый важный фактор опосредованного воздействия строительства на окружающую среду - степень концентрации, будет учтён.
Присвоим рассматриваемому строительному объекту наименование «объект 1 – го порядка». Такое наименование будет означать, что это основной объект.
Объект 1-го порядка всегда имеет ряд негативных воздействий на окружающую среду и имеет ряд загрязняющих факторов как на стадии строительства объекта, так и на стадии эксплуатации.
С помощью традиционных методов (контрольные списки, матрицы, сети и т.д.), в зависимости от наличия исходных данных и задач оценки опишем и рассчитаем все возможные воздействия от данного объекта как в период строительства, так и в период эксплуатации. (В таблице 1 дан примерный состав информации для оценки экологической безопасности строительства.)
Одновременно, рядом с основным объектом 1-го порядка появляются другие объекты, которых не могло быть в этом месте, не появись основной объект. Эти объекты появляются исключительно в связи со строительством основного объекта 1-го порядка, и только для него, как правило, для его обслуживания или создания необходимой инфраструктуры, обеспечивающей функционирование самого объекта, а также для удовлетворения различных потребностей людей пользующихся основным объектом в качестве жилья, места работы, отдыха и т.д.
Таблица 1
Примерный состав информации для оценки экологической безопасности строительства объекта 1-го порядка
Назовём эти объекты – объектами - «спутниками» (F 1 … F 1 , F i на рис.1.). Каждый объект – «спутник» имеют свой спектр воздействия на окружающую среду.
К объектам – «спутникам» жилого дома могут относиться:
- придомовая автостоянка;
- гараж многоуровневый (подземный или надземный), построенный специально для хранения автомобилей жильцов данного дома;
- контейнерная площадка;
- трансформаторная подстанция, построенная специально для данного дома;
- бойлерная (тепловой пункт) данного дома;
- детская площадка;
- спортивная площадка;
- площадка для выгула собак;
- сквер данного дома;
- бытовой городок (на стадии строительства);
- пункт мойки колёс (на стадии строительства);
- подъездная дорога;
- временные склады (на стадии строительства);
- бетонный узел (на стадии строительства);
- временный санитарный городок (на стадии строительства) и т.д.
По каждому объекту - «спутнику» проводим его оценку загрязнения и воздействия на окружающую среду, так же, как и по объектам 1-го порядка (табл. 2).
Таблица 2
Примерный состав информации для оценки экологической безопасности объектов – «спутников»
Таким образом, оценив объект 1-го порядка и объекты – «спутники», нам удаётся учесть воздействие на окружающую среду от всей инфраструктуры объекта в месте его строительства, включая специально построенную к объекту подъездную дорогу.
Но помимо непосредственного места строительства, воздействие на окружающую среду от данного объекта 1-го порядка, происходит и в месте утилизации отходов и загрязнений, и в местах функционирования поставщиков ресурсов строительного объекта.
Объекты поставщики ресурсов и объекты, где происходит утилизация отходов, назовём объектами 2-го порядка (T 1 … T 6 , T i на рис. 1.).
К объектам поставщикам ресурсов относятся: тепловые станции, котельные, предприятия водоподготовки, предприятия электроэнергетики, газоснабжающие организации и пр.
К предприятиям, утилизирующим отходы, относятся: станции аэрации, мусоросжигательные заводы, мусорные свалки, предприятия по переработке бытовых отходов, крупного бытового мусора, по утилизации автомобилей, по заготовке вторичного сырья, по переработке органических животных остатков, по утилизации химических отходов, радиоактивных отходов, ритуальное хозяйство и другие перерабатывающие предприятия.
Данные объекты 2-го порядка имеют свои факторы загрязнения окружающей среды. Например, мусоросжигательные заводы загрязняют атмосферу продуктами горения бытовых отходов. Рассчитав объём поставляемого на мусоросжигательный завод бытового мусора, можем определить величину, которая добавляется к загрязнению атмосферы заводом от сжигания бытового мусора с нашего объекта строительства. Или можем определить величину, которая добавляется к загрязнению окружающей среды объектом, производящим ресурсы для нашего объекта (например, при сжигании газа или мазута на ТЭЦ, для выработки необходимого количества тепла, электроэнергии для нашего объекта 1-го порядка). (Эта важная информация позволяет рассчитать необходимые мощности таких предприятий и допустимые объёмы загрязнения, безопасные для окружающей среды территории размещения предприятия). Безусловно, нельзя бесконечно увеличивать мощность ТЭЦ, при подключении новых потребителей, не ориентируясь на объёмы загрязнения от ТЭЦ в месте её размещения.
Последний, но не менее важный фактор воздействия строительства на окружающую среду – это фактор эмерджентного опосредованного воздействия. Величина существующего эмерджентного опосредованного воздействия уже оценивалась на предварительном этапе при выборе площадки строительства, расчётом коэффициента степени концентрации строительства - ksk. Коэффициент - ksk отражает концентрацию автотранспорта в месте размещения объекта строительства и, соответственно, экологические характеристики территории.
Увеличение количества автотранспорта вблизи объекта строительства не связано, на первый взгляд, с ним напрямую и даже не имеет к нему никакого отношения. Однако, концентрация транспорта вокруг строительного объекта или объектов недвижимости происходит из-за того, что к объекту строительства подводятся транспортные магистрали, которыми пользуется как транспорт непосредственно связанный с объектом строительства, так и транзитный транспорт, использующий общедоступную построенную магистраль для транзитного проезда.
В результате, строительный объект становится причиной ухудшения экологической обстановки, из-за увеличения транзитного транспортного потока по проложенной магистрали. (А вот объект, имеющий тупиковую подъездную дорогу непосредственно к объекту, оказывает опосредованное воздействия на окружающую среду только через транспорт, задействованный для строительства или имеющий прямое отношение к объекту).
Проложенная рядом с объектом транзитная магистраль многократно увеличивает опосредованное воздействие строительного объекта на окружающую среду. Величину опосредованного воздействия можно проиллюстрировать примером из предыдущей VI главы. (Там в качестве примера был проведён расчёт количества автотранспорта проезжающего за сутки по короткому отрезку дороги длинной в 300 м. Суммарное загрязнение атмосферы, проехавшими за сутки 223 тысячами единицами автотранспорта, превышает многократно все виды загрязнений от ближайших строительных объектов и недвижимости вместе взятых).
Опосредованное воздействие на окружающую среду может оказывать даже только факт наличия какого-либо объекта. К примеру, простой объект – «спутник» - остановочный павильон городского транспорта абсолютно безобидный для окружающей среды, является причиной повышенного загрязнения рядом с ним атмосферы, повышенного загрязнения ближайшей территории бытовым мусором. Так как останавливающийся на некоторое время у остановочного павильона общественный транспорт добавляет загрязнения в данном месте к экологическому фону, создаваемому потоком проезжающих автомобилей. Поэтому моделирование транспортной ситуации, связанной со строительством, имеет важнейшее значение для экологии территории.
Таким образом, рассмотрев все взаимосвязи обособленного строительного объекта, получаем суммарную картину загрязнения окружающей среды, связанную с данным объектом. Часть загрязнения образуется и учитывается в точке застройки - это загрязнение от самого объекта 1-го порядка, от его объектов – «спутников» и от транспорта за счёт опосредованного воздействия. А часть загрязнения образуется в месте размещения поставщиков ресурсов и предприятий по утилизации отходов от данного объекта. Учитывая всё взаимосвязи строительного объекта и взаимообусловленности явлений материального мира, связанного с этим объектом, получим экологическую парадигму (совокупность методов и подходов) оценки экологической безопасности строительства, названную детерминированной «планетарной моделью» (рис.1.).
Эта модель отрицательного экологического воздействия на окружающую среду по построению схожа с взаимодействием в Солнечной системе, поэтому термин «планетарной» в названии подчёркивает структуру построения оценки и схему взаимосвязи в ней по аналогии с Солнечной системой. Размер нашей «планетарной» модели равен оцениваемой территории, а сумма негативного воздействия оцениваемого объекта строительства (недвижимости) – сумма воздействия всех движимых и недвижимых объектов детерминировано связанных с ним.
В качестве объекта 1-го порядка, для расчёта оценки экологической безопасности, может выступать как отдельный объект, так и целый административный район, крупный промышленный комплекс, город, регион, страна.
В зависимости от типа объекта меняется соответственно структура и количество объектов - «спутников», объектов второго порядка. Так для жилого района объектами – «спутниками» могут быть: школы, больницы, поликлиники, магазины, вся социальная инфраструктура. Соответственно увеличиваются по количеству и объекты 2-го порядка. Это могут быть несколько мусоросжигательных заводов, несколько мусорных свалок и т.д. Для города объектами – «спутниками» являются железнодорожные вокзалы, аэропорты и т.д.
Создавая детерминированную «планетарную модель» для оценки крупных структур от района и выше, необходимо для точности и достоверности расчётов правильно определить все взаимосвязи и взаимозависимости объектов на соответствующем уровне района или города, для исключения в расчётах двойного учёта воздействия от одной структуры.
Детерминированная «планетарная модель» позволяет достаточно точно отражать изменение воздействия на окружающую среду в случае остановки или изменения характера деятельности основного объекта 1-го порядка. Если объект первого порядка приостановил свою деятельность, то останавливается и объект второго порядка, изменяется нагрузка на окружающую среду и у объектов 2-го порядка, за счёт уменьшения объёма обслуживания объекта 1-го порядка. В этом заключается детерминированность метода.
В общем упрощённом виде, без математического прогнозного моделирования, детерминированную «планетарную модель» можно представить в виде системы простых алгебраических уравнений, решение которых позволяет проводить оценку экологической безопасности каждого строительного объекта и всей территории в целом.
Рассмотрим вариант обособленного строительного объекта B.
Данный объект – объект 1-го порядка, имеет ряд загрязняющих S и воздействующих R факторов на окружающую среду. Величина воздействия V определяется на стадии проектирования расчётно-прогнозным методом и на стадии эксплуатации методами мониторинга по каждому фактору. Общую величину всех загрязняющих и воздействующих факторов данного объекта 1-го порядка можно записать в следующем виде:
где V - величина загрязнения;
S – вид загрязнения;
R – вид воздействия.
Эти загрязнения и негативные воздействия являются суммарным результатом деятельности объекта 1-го порядка В и его объектов – «спутников» F(f).
Однако разные виды разнонаправленных загрязнений и воздействий, с разными единицами измерения величины загрязнения и воздействия чисто арифметически нельзя сложить и получить результат. Поэтому все расчёты должны принять вид информационной таблицы, из которой наглядно видно каково общее загрязнение окружающей среды в точке строительства объекта B - от самого объекта и объектов – «спутников», и какие и в каком объёме загрязнения передаются для утилизации объектам 2-го порядка на другую территорию.
Соответственно в точке размещения объектов 2-го порядка увеличится техногенное воздействие на окружающую среду от их функционирования на величину объёма утилизации или на величину производства потребляемых ресурсов объектом 1-го порядка.
В таблице 3 дана структура информации для оценки экологической безопасности объекта В.
Таблица 3
Информационная таблица уровня загрязнения и воздействия объекта В за период времени t
Показатели, внесённые в таблицы 3 и 4, рассчитываются для определённого периода времени. Период времени выбирается исходя из поставленных задач. Для расчёта опосредованного воздействия наиболее подходящим периодом являются сутки, так как показатель загрязнения за этот период времени является максимальным по сравнению с недельным или месячным, что более точно отражает нагрузку на окружающую среду.
Таблица 4
Информационная таблица суммарного уровня загрязнения и воздействия от нескольких N объектов территории за период времени t
Таблицы 3 и 4 нельзя считать матрицами и решать их как матрицу, в связи с тем, что каждая строка таблицы отражает информацию о разных несопоставимых величинах. Информация по каждой строке самостоятельна и не связана с другими строками. Тоже касается и столбцов. Каждый показатель в столбце не связан с другим, тем более с другими столбцами. Назначение таблиц информационное.
Таблица позволяет сделать сравнительный анализ о величине того или иного фактора у разных объектов для принятия связанных с этим решений.
Оптимизационного решения оценки экологической безопасности того или иного объекта также не может быть при применении детерминированной «планетарной модели». Так как задачей метода является полный и желательно точный учёт всех техногенных факторов, связанных так или иначе с появлением строительного объекта, учёт любых воздействий на окружающую среду, независимо от места их проявления.
Суммарное загрязнение и воздействие от нескольких N объектов территории сводим в табл. 4.
Прогнозная величина полученного воздействия служит ориентиром для принятия решения о возможности строительства в данном месте на стадии проектирования и прохождения экологической экспертизы, а также является объектом управления при мониторинге окружающей среды и выявлении состояния экологической неустойчивости при рассчитанных детерминированной «планетарной» моделью показателях загрязнения и воздействия в месте неустойчивости.
Последней составляющей информационного массива детерминированной «планетарной модели» является опосредованное воздействие на стадии возведения строительного объекта и его эксплуатации, в частности от автотранспорта. По лекциям главы VI проводился расчёт примера загрязнения атмосферы выбросами автотранспорта Si на заданном участке магистрали и на оцениваемой территории в целом у i –го объекта за сутки:
где Ni - количество i – го вида транспорта, штук;
Li – средняя длина пути проезда по территории;
Evi - средний расход топлива данного i – го вида транспорта на 100 км при скорости движения v , л;
V - скорость движения транспорта, км/ч;
l, o, s, m, ml, d - виды автотранспорта, пользующегося территорией в месте строительства для проезда.
Детерминированная «планетарная модель» позволяет просчитать и загрязнение автотранспортом окружающей среды при перевозке различных отходов для утилизации от строительного объекта до объекта 2-го порядка.
Выбирая объект 2-го порядка, можно рассчитать расстояние между объектом строительства и данным объектом 2-го порядка LTi . По данным табл. 3 определяем объём для утилизации на объекте Ti (величину загрязнении) в сутки, равный
При расчёте затрат времени на перевозку отходов, считаем длину пути грузового автотранспорта от строительного объекта до объекта 2-го порядка с коэффициентом 2. Имея ввиду подачу машины на строительный объект за отходами и путь от объекта 2-го порядка в гараж, равный расстоянию перевозки груза от строительного объекта до объекта 2-го порядка.
Исходя из имеющихся данных, можно рассчитать объём загрязнения атмосферы выбросами транспорта при перевозке отходов для утилизации или переработки.
Сначала определим количество поездок в сутки, необходимых для перевозки всех появившихся отходов типа sn
где sn - n –й тип отход;
Nsn - количество поездок в сутки, необходимых для перевозки всех появившихся отходов типа sn ;
VSn – количество отходов типа sn за сутки от объекта 1-го порядка;
VfiSn - количество отходов типа sn за сутки от всех fi объектов – «спутников»;
Vn – объём перевозимых отходов за одну поездку, м³.
Зная объём необходимых перевозок подсчитаем объём загрязнения атмосферы выбросами транспорта, перевозящего отходы за сутки на магистрали от строительного объекта до объекта 2-го порядка Ssn
Ssn = 2 LTi Rt Nsn / 100 , (Формула 5)
где LTi - расстояние между объектом строительства и объектом 2-го порядка, км;
Rt – расход топлива автомобилем на 100 км в литрах.
Общая величина опосредованного воздействия Oi от автотранспорта перевозящего отходы и на участке магистралей, находящихся в зоне i – го строительного объекта составит
где Si – опосредованное воздействие автотранспорта у i –го строительного объекта за сутки;
Ssn – опосредованное воздействие от транспорта, перевозящего n, n+1, …., m-1, m вид отходов.
Опосредованное воздействие может быть не только от автотранспорта, но и от любого другого вида транспорта, не связанный непосредственно с основным объектом недвижимости, на который оказывает опосредованное воздействие строительный объект.
К таким видам транспорта относятся:
1. Водные транспортные средства;
2. Сухопутная техника, машины, автомобильный транспорт;
3. Железнодорожный транспорт;
4. Авиатехника;
5. Подземный транспорт.