Шилова Т.О

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

Т.О. Шилова

УРБОЕКОЛОГІЯ

Навчальний посібник

для студентів спеціальності 6.040106 «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування»

освітньо-кваліфікаційного рівня „бакалавр”

Київ 2015

УДК 504

ББК 60.55

Ш59

Рецензенти:

Затверджено на засіданні кафедри міського будівництва протокол № від

Шилова Т.О.

Ш59 Урбоекологія: навчальний посібник / Т. О. Шилова. – К.: КНУБА, 2014. – с.

У навчальному посібнику викладено основні поняття та їх визначення, наукові та методологічні основи урбоекології, детально проаналізований стан екологічних проблем в умовах урбанізації, визначені основні особливості міського середовища як специфічної урбогеосоціосистеми, описані методи аналізу та пофакторної оцінки стану навколишнього середовища в умовах міста. Розглянуто підходи до ландшафтно-екологічного аналізу та зонування міста і до комплексної оцінки та охорони навколишнього середовища міських агломерацій, екологічні основи та завдання містобудівного проектування з формування та поліпшення міського середовища, а також організація та методи містобудівного проектування з урахуванням екологічних вимог, соціально-організаційні та правові основи охорони природи.

Призначено для студентів спеціальності 6.040106 «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування» освітньо-кваліфікаційного рівня „бакалавр”

УДК 504

ББК 60.55

© Т. О. Шилова, 2015

© КНУБА, 2015

ЗМІСТ ВСТУП.. 6 Розділ І. УРБАНІЗАЦІЯ, ЇЇ ЧИННИКИ, ТЕНДЕНЦІЇ ТА НАСЛІДКИ СТОСОВНО ДОВКІЛЛЯ І ЛЮДИНИ.. 7 1. 1.Основні поняття та їх визначення. 7 Основні терміни. 14 1.2. Наукові основи урбоекології 17 1.3. Методологічні основи урбоекології 23 Конструктивні завдання урбоекології: 28 1.4. Урбанізація, її сутність, чинники та наслідки стосовно природного середовища та популяції людини. 31 Основні, найактуальніші проблеми охорони і поліпшення довкілля на урбанізованих територіях. 38 Зміни геологічного середовища і порушення територій. 38 Забруднення атмосфери. 39 Забруднення та деградація ґрунту. 41 Забруднення Світового океану та континентальних вод. 46 Фізичні фактори забруднення середовища. 49 Радіоактивне забруднення навколишнього середовища. 53 Вплив людини на глобальні біосферні процеси. 55 Трансформація та деградація біоти земної кулі 63 Воєнні аспекти деградації біосфери. 67 Розділ 2. УРБАНІЗОВАНЕ ДОВКІЛЛЯ ТА ЙОГО КОМПОНЕНТИ. АНАЛІЗ ТА ОЦІНКА УРБОЕКОСОЦІОСИСТЕМ... 73 2.1.Місто як урбогеосоціосистема. 73 2.2. Ландшафтно-екологічна основа міста. 77 Екологічна система міста. 79 Фітоценози міста і приміської зони. 82 2.3. Правова основа, норми, стандарти, кадастри, статистичні показники в урбоекології 84 Компоненти і фактори міського середовища. 87 2.4. Методи аналізу й оцінки стану навколишнього середовища. 88 2.5. Пофакторна оцінка стану навколишнього середовища. 90 Оцінка природно-кліматичних умов. 90 Архітектурний аналіз клімату міста. 92 Архітектурний аналіз мікроклімату. 93 Оцінка забруднення повітряного басейну. 97 Оцінка стану геологічного середовища і порушення території 105 Оцінка санітарно-гігієнічного стану ґрунту. 107 Оцінка санітарно-гігієнічного стану водних об’єктів. 110 Оцінка впливу фізичних факторів на довкілля. 112 Оцінка озеленених територій міста. 116 Оцінка стану тваринного світу. 119 Розділ 3. КОМПЛЕКСНА ОЦІНКА ТА ОХОРОНА УРБАНІЗОВАНОГО ДОВКІЛЛЯ.. 124 3.1. Передпроектний ландшафтно-екологічний аналіз міських територій. 124 3.2. Комплексна оцінка стану навколишнього середовища агломерацій. 128 Методи комплексної оцінки навколишнього середовища. 129 Еколого-містобудівна оцінка території 132 3.3. Космічна зйомка як метод комплексного вивчення стану навколишнього природного середовища міських агломерацій. 136 3.4. Моніторинг. Методи та форми контролю стану екосистем.. 138 Розділ 4. Екологічні технології захисту і відтворення міського довкілля.. 142 4.1. Екологічні основи містобудівного проектування. 142 Ландшафтно-екологічне і функціонально-планувальне зонування території 142 Освоєння незручних і порушених територій. 148 Особливості розміщення та розвитку міст в екстремальних природно-кліматичних умовах. 151 4.2. Екологічні задачі проектування з формування та поліпшення міського середовища. 161 Захист геологічного середовища та ґрунтів урбанізованих територій. 161 Захист повітряного басейну від забруднення при розміщенні промисловості 164 Захист міського середовища від транспортного шуму. 169 Поліпшення мікроклімату житлових територій. 177 Інсоляція міської забудови. 177 Аерація житлової забудови. 179 Санітарна очистка міських територій, утилізація твердих побутових відходів. 182 Прибирання міських територій. 194 Оптимізація міського середовища в умовах комплексної реконструкції 198 Охорона історичного середовища, пам’яток історії, 203 культури, архітектури. 203 4.3. Ландшафтне планування на рівні міста та регіону. 206 Ландшафтно-архітектурні та еколого-планувальні рішення щодо оптимізації урбанізованого довкілля. 206 Підвищення оздоровчої ефективності системи озеленених територій. 208 Створення природних і національних парків та інших об’єктів ландшафтної архітектури. 211 Проектування і створення комплексних зелених зон міст. 216 Фітомеліорація і фітотехнології 220 4.4. Організація та методи містобудівного проектування з урахуванням екологічних вимог. 225 Специфіка розробки екологічної програми розділу «Охорона навколишнього середовища» в проектах районного планування. 226 Розробка екологічної програми та розділу «Охорона. 231 та поліпшення навколишнього середовища» в проектах генерального плану міста. 231 Екологічна програма в проектах детального планування. 234 Основні положення та специфіка розробки територіальних комплексних схем охорони природи. 236 Розділ 5. СОЦІАЛЬНО-ОРГАНІЗАЦІЙНІ ТА ПРАВОВІ ОСНОВИ ОХОРОНИ ПРИРОДИ.. 243 Екологічне значення управління процесом урбанізації 245 Екологічна криза та регіональні несприятливі ситуації 247 Екологічне нормування антропогенних навантажень. 248 Економічні критерії в урбоекології 252 Екологічна політика. 253 Екологічна експертиза та екологічні паспорти. 256 СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ.. 259

ВСТУП

Екологічна ситуація, яка склалася в даний час у світі, спонукала все цивілізоване людство усвідомити, що подальше безвідповідальне споживацьке ставлення до природи та природних ресурсів може завершитися глобальною катастрофою. Можливості впливу людини на природне середовище стали справді колосальними: суспільство вже має достатньо технічних засобів для повного знищення природного середовища. І тому виникає потреба в пошуку шляхів гармонізації стосунків людей і природи, визначення меж допустимого антропогенного навантаження на довкілля, раціонального використання природних ресурсів. Цьому має сприяти розвиток науки, підвищена увага громадськості до стану навколишнього середовища, екологічне виховання населення.

Необхідність вирішення тісно пов’язаних соціальних та природоохоронних проблем призвела до того, що урбоекологія з окремої наукової ланки біології перетворилася в інтегральну дисципліну дуже важливого прикладного характеру. Вона поєднує концептуальні положення таких наук, як біологія, ґрунтознавство, інженерна геологія, геоморфологія, гідрологія, а також економіка, соціологія, демографія, психологія тощо.

Сучасна урбоекологія орієнтована не тільки на вивчення проблем, спрямованих на покращення умов життєдіяльності великих і малих міст, на вирішення специфічних еколого-економічних задач, але й на глобальний розвиток процесів урбанізації.

Нові підходи до вирішення урбоекологічних проблем вимагають підвищення уваги до підготовки відповідних фахівців-екологів. Майбутній фахівець повинен навчитись аналізувати та оцінювати екологічну обстановку в усіх елементах міської екосистеми (ЕС): соціосфері, літосфері, гідросфері, атмосфері, біосфері, техносфері; пропонувати і обґрунтовувати інженерні рішення щодо зниження техногенної дії на природне середовище з метою нормалізації екологічної обстановки; здійснювати екологічну експертизу діючих об’єктів і тих, що проектуються; вирішувати проблеми захисту та відновлення міських екосистем містобудівними засобами.

Успішне вивчення проблем урбоекології майбутніми екологами можливе лише за умов глибокого пізнання сучасної навчально-методичної бази, однією з складових якої є дана робота.

У навчальному посібнику викладено основні поняття та їх визначення, наукові та методологічні основи урбоекології, детально проаналізований стан екологічних проблем в умовах урбанізації, визначені основні особливості міського середовища як специфічної урбогеосоціосистеми, описані методи аналізу та пофакторної оцінки стану навколишнього середовища в умовах міста. Розглянуто підходи до ландшафтно-екологічного аналізу та зонування міста і до комплексної оцінки та охорони навколишнього середовища міських агломерацій, екологічні основи та завдання містобудівного проектування з формування та поліпшення міського середовища, а також організація та методи містобудівного проектування з урахуванням екологічних вимог, соціально-організаційні та правові основи охорони природи.

Навчальний посібник призначений для студентів спеціальності «Екологія і охорона навколишнього середовища» вищих навчальних закладів. Він може бути також корисним для широкого загалу фахівців, які цікавляться питаннями екології, раціонального природокористування, охорони навколишнього природного середовища та екологічної безпеки.

Розділ І. УРБАНІЗАЦІЯ, ЇЇ ЧИННИКИ, ТЕНДЕНЦІЇ ТА НАСЛІДКИ СТОСОВНО ДОВКІЛЛЯ І ЛЮДИНИ

1. 1.Основні поняття та їх визначення

Кожна з наук має свою долю. У ході розвитку людського суспільства вони з’являються, сягають своїх вершин, потім розчленовуються чи, навпаки, зливаються з іншими науками, а то й геть втрачають актуальність, виконавши свою роль.

Протягом тривалого часу – з початку виникнення людської цивілізації аж до ХІХ століття – соціальні та виробничі потреби людини задовольняли метафізичні науки. Їхня особливість полягала в тому, що вони описували світ, який оточує людину, як такий, що складається, по-перше, з ізольованих матеріальних об’єктів, по-друге, зі статичних об’єктів, що не змінюються та зберігають свої властивості від початку їхнього виникнення.

До середини ХІХ століття метафізичні уявлення почали суперечити реаліям життя та виробничій діяльності людини. Як відповідь на це виникли нові наукові дисципліни: еволюційне вчення, генетика, космологія тощо. Кінець ХІХ та початок
ХХ ст. – це період, коли в сфері науки почали панувати дисципліни, ідеєю яких стало дослідження розвитку усіх природних об’єктів та явищ. Та вже до середини ХХ ст. стало зрозумілим, що ідея розвитку сама по собі недостатня для адекватного розуміння світу. До неї приєдналася ще одна – ідея взаємозв’язку та взаємозумовленості структур і явищ природи. Саме з цим періодом пов’язане становлення та формування сучасної екології.

Вперше термін екологія був запропонований німецьким біологом Е.Геккелем у 1866 р. Російською мовою це визначення має вигляд: «Под экологией мы понимаем общую науку об отношениях организмов к окружающей среде, куда мы относим в широком смысле все условия существования». У дослівному перекладі (oikos – з грецької означає дім, logos – вчення) – це наука про дім, тобто про природу, що оточує нас. Вона вивчає умови існування живих організмів, їхній взаємозв’язок та їхню взаємодію з довкіллям. Можна сказати, що екологія – це наука про організми «у себе вдома», у звичному середовищі існування.

Але наприкінці ХХ ст. зміст екології став дещо ширшим та її місце в системі наук значно змінилося. Екологія виникла як суто біологічна наука, але в наш час вона трансформувалася і стала наукою про структуру та функцію природи в цілому, про біосферу, наукою, що вивчає місце людини на нашій планеті, взаємозв’язки всього живого на нашій планеті між собою та з довкіллям.

Видатний американський вчений Ю. Одум (1970 – 1980) одним із перших почав розглядати екологію не як вузьку біологічну наукову дисципліну, а як міждисциплінарну науку, що досліджує багатокомпонентні та багаторівневі складні системи в природі та суспільстві [24]. Ця якісна зміна в розумінні екології вимагала озброєння її новими методами та зробила актуальною для вирішення соціальних й екологічних проблем людства.

Однак сфера дії екології припиняється там, де закінчується біологічна форма руху матерії. У соціальній сфері головним об’єктом є людина, яка здійснює функцію її конструктора.

Сучасна екологія, по суті, розчленована на 4 взаємопов’язані, але до певної міри самостійні, розділи, які логічно виходять один із одного:

· факторіальна екологія, чи аутекологія, що вивчає фактори середовища та їхній вплив на живі організми;

· демекологія, що вивчає популяції та їхній взаємозв’язок між собою і довкіллям;

· синекологія, що розглядає закономірності співіснування організмів, їх угруповань у зв’язку одне з одним й умовами існування;

· соціальна екологія, що вивчає взаємодію людини та біосфери й місце людського суспільства у природі.

Існують й інші способи поділу екології. К.М.Ситник та М.І. Будико (1990 – 1992) розділяють екологію на 3 частини:

· загальна екологія, що вивчає основні закономірності функціонування екологічних систем;

· глобальна екологія, що вивчає біосферу в цілому (за іншою термінологією це біосферологія);

· прикладна екологія, об’єктом вивчення якої є взаємовідносини живих організмів із середовищем.

За думкою Г. Білявського та М.Падуна (1991) в екології існує 5 основних блоків:

а) біоекологія;

б) геоекологія;

в) техноекологія;

г) соціоекологія;

д) космічна екологія.

М.Ф.Реймерс (1990) вважає, що до складу сучасної екології входять 39 основних розділів, а сама вона тісно пов’язана з 70 великими науковими дисциплінами. [17].

Становлення екології як синтетичної науки є наслідком науково-технічного прогресу та якісної зміни місця людини в природі. Адже на перших етапах розвитку людства його вплив на природне середовище мав локальний характер, був незначним, а виробнича діяльність спиралася на природні сили навколишнього середовища (енергія води, вітру, викопні природні ресурси тощо).

У ХХ ст. людина отримала можливість активно впливати на довкілля та користуватися недоступними досі для неї ресурсами.

Із розвитком цивілізації виникла ідея, що людина – хазяїн природи, а природа – невичерпне джерело потрібних їй ресурсів. У цьому важливу роль відіграли:

– стрімко зростаюча чисельність населення, що зробила можливим фактично необмежене використання трудових ресурсів;

– поява атомної енергетики, в початковій ейфорії від якої почало вважатися, що відтепер людство вільне від необхідності застосовувати інші енергетичні джерела;

– розробка та створення озброєння нового типу, здатного знищити всю живу природу нашої планети;

– формування на базі супутникових та комп’ютерних технологій єдиного світового інформаційного простору.

В сукупності ці фактори визначили у другій половині ХХ ст. технократичну стратегію виробництва та використання природних ресурсів, стратегію, що завершилася розвитком екологічної кризи. У відповідь на це стала розвиватися та змінювати своє обличчя екологія.

Тільки в розробках саме цієї науки можна знайти відповідь на запитання щодо меж допустимого впливу людини на природне середовище земної кулі, на питання про способи оптимізації природокористування та взагалі про перспективи існування людства. Ці проблеми набули такої значущості та очевидності, що зараз жодна людина не може обійтися без екологічних знань.

Дані сучасної екологічної науки та результати виробничої діяльності призвели до усвідомлення людством 4 важливих факторів:

Перший фактор – будь-який вид живого організму унікальний та неповторний. Знищення окремих видів рослин та тварин є непоправною втратою, збитки від якої в наш час навіть важко уявити, оскільки деякі види, що зникли, або зникають, можуть нести поки що невідомі, але потенційно корисні для людини властивості.

Другий фактор – природні ресурси, що не так давно оцінювалися як невичерпні й до того ж як безкоштовний дар природи, насправді виявилися вичерпними і такими, які можуть бути знищені. Сама ж якість ресурсів під впливом глобального антропогенезу отримала іншу оцінку.

Третій фактор – біосфера та складові її частини мають досить складну структуру та непрості закони функціонування. Штучне конструювання екосистем та самої біосфери – завдання, що не під силу сучасній людині, та й можливо, і для майбутнього людства. Більшість біосферних структур, як виявилося, мають не таку вже високу стійкість та пластичність. Зруйнувати їх людина може, але відновити, відтворити – поки що ні.

Четвертий найбільш важливий фактор – усвідомлення сучасною людиною можливості свого виживання лише в умовах збереження такого природного середовища, до якого вона адаптована як живий організм і як співучасник сучасних технологічних процесів.

Ці та багато інших факторів показують, що хоча людина й може жити на просторі від Арктики до Антарктики, та все ж вона залишається частиною природи, а людство – частиною біосфери. Повітря, воду та їжу сучасна людина отримує на 99% або в формі безпосередньо природних ресурсів, або ж спеціально вирощує чи виробляє, але знову ж таки, використовуючи природні ресурси.

Сучасна суперечлива епоха, яка поєднує технічні можливості людини з її залежністю від природи, поставила перед цивілізованим світом серйозну альтернативу: або ми повинні повністю зруйнувати та докорінно перетворити існуючу біосферу на свого роду техносферу, і все потрібне людині для життя буде вироблятися штучно, або зберегти зв’язки людства з такою біосферою, в якій воно виникло, і з якою протягом мільйонів років пов’язане тисячами видимих та невидимих ниток.

Характерною особливістю кінця ХХ ст. стала екологізація багатьох конкретних наук, і посилився та набув нових форм зв’язок екології з філософією й соціологією.

Постало питання про необхідність широкомасштабної конверсії сільського господарства та ряду галузей виробництва. Усі заходи щодо охорони природи здійснюються на основі теоретичних екологічних знань.

У сучасних умовах інтерес до екології став всезагальним, екологічний підхід до вирішення проблеми взаємодії людини та природи пронизує всі сфери життя.

Перед ученими, які працюють в галузі екології виникають і моральні проблеми: наскільки глибоко та в яких напрямках повинні розроблятися ті чи інші наукові проблеми, якщо їх використання зашкодить людині. На це запитання сьогодні повинен відповісти не тільки вчений-атомник або генетик, але й еколог. Адже як зброя може використовуватися не лише атомна бомба. На основі екологічної інформації та технічних промислових засобів людина вже сьогодні може викликати штучні посухи, повені, землетруси, епідемії. Відомий американський біохімік, колишній президент Національної Академії Наук США Філіп Лендлер (1989) відверто писав: «Не наука приносить лихо, а люди роблять лихо».

Вивченням природної підсистеми, тобто біоценотичного шару міста займається прикладна наука – урбоекологія. Вона є одним з конструктивних напрямів в екології людини і одночасно специфічним напрямом у містобудівній науці. Урбоекологія використовує багато принципів і методів медичної, біологічної, географічної науки і інших наук. Вона відбирає з цих наук лише необхідне для вирішення містобудівних, переважно конструктивних задач, і оперує всім різноманіттям урбаністичних структур, містобудівних понять, закономірностей тощо.

Таким чином, урбоекологія збагачує містобудування екологічним підходом, одночасно вводячи в екологію людини містобудівні уявлення, поняття, терміни і методи.

Метою урбоекології є пошук шляхів і розробка рішень у рамках містобудування і організації території. Ці заходи спрямовані не тільки на забезпечення прийнятних гігієнічних умов життя, але і на всіляку раціоналізацію природокористування, охорону навколишнього природного середовища і екологізацію найважливіших соціально-економічних процесів у межах регіонів, міських агломерацій, міст і окремих їх частин в умовах розвитку громадського виробництва і науково-технічного прогресу.

Об’єкти урбоекології – урбогеосоціосистеми та їхні сукупності (системи розселення різного рангу, міські агломерації, сільські населені пункти, міські райони, житлові мікрорайони, – до окремих будівель і споруд), а також окремі біотичні та абіотичні компоненти міського середовища.

Предмет урбоекології складають дослідження стану і прогнозування шляхів розвитку урбогеосоціосистеми в цілому, процесів взаємодії урбанізованого і природного середовища, впливу міського середовища на прилеглі до міста території та їх біогеосистеми, а також розробка пропозицій, спрямованих на охорону здоров’я населення міст й інших поселень, на охорону атмосфери, гідросфери, літосфери і біоти від негативного впливу урбанізації і міської забудови.

Основна задача урбоекології – вивчення масштабу й інтенсивності антропогенного і технічного впливу на урбосоціоекосистему (популяція людини, виробничий комплекс, інфраструктура і специфічне природне, штучне, соціально-культурне середовище; соціальний блок – системотворча і керівна функція), визначення допустимого рівня такого впливу, розробка заходів, що забезпечують стабільність підтримання допустимого рівня дії, прогнозування можливих віддалених наслідків цієї дії і відповідне коригування системи природозахисних заходів.