1.5. Экологическая безопасность в строительстве

Антропогенные воздействия жилой среды города и взаимоотношения в природной среде и в природно-технических экосистемах носят случайный характер и поэтому могут рассматриваться с позиций теории надежности.

Экологическая надежность – это вероятность безотказной работы (функционирова­ния) экосистемы или ее способность само регулироваться и самовосстанавливаться в пределах, естественных для системы суточных, сезонных, межгодовых и вековых флуктуаций в течение сукцессионного или эволюционного отрезка ее существования. Надежная экосистема должна иметь способность практически бесконечно функционировать в пределах неизбежных флуктуаций без значительных изменений ее структуры и функций.

С точки зрения системного анализа природа рассматривается как территориально–ограниченная сложная открытая саморегулируемая и самовосстанавливающаяся система взаимосвязанных элементов (литосфера, гидросфера, атмосфера, биосфера) и компонентов (природных комплексов), между которыми происходит массоэнергообмен под воздействием естественных и антропогенных факторов.

Смена состояний природно-технической геосистемы под воздействиями, носящими техногенный характер, может происходить в условиях экологического равновесия или за его пределами. Процессы развития экосистем при накоплении изменений техногенного характера в настоящее время изучают на основе случайных процессов, в частности, на основе классической схемы гибели. Это позволяет разработать прикладные методы расчета экологической надежности природно-технических геосистем, состояние которых определяется комплексом накопившихся локальных изменений и последовательностью их проявления, применительно к экологии. В теории экологической надежности несколько изменяется понятие отказа. Здесь он может рассматриваться как наступление экологически экстремальной ситуации, причем, если ситуация распространилась в пределах всего природного объекта, то отказ – полный, а если в пределах части объекта, то отказ – частичный.

Как и в технике, в экологии отказы классифицируются по месту, по причине возникновения (ошибка в изысканиях, в проектировании и др.), по характеру проявления (внезапный или постоянный), по последствиям (значительный или незначительный), по сложности восстановления утраченных свойств экосистемы (простой или сложный). Как и в общей теории надежности, в экологической надежности считается, что внезапные и сложные отказы – следствие грубых нарушений экологических норм. Для постепенных отказов характерна сравнительно небольшая интенсивность техногенных воздействие следует, однако, помнить, что длительные слабые техногенные воздействий могут привести к внезапному отказу).

В случае внезапных экологических отказов функция экологической надежности, характеризующая безопасное функционирование экосистемы, отвечает обычно экспоненциальному закону распределения времени наступления отказа при изменении техногенных воздействий. При постепенных отказах распределение времени их наступления, как правило, описывается нормальным законом. Полученная информация об экологических отказах позволяет решить задачи статистической оценки экологической обстановки (соответствие характеристик экологической безопасности экосистемы заданным требованиям и определение критериев наступления отказов) и разработки мероприятий по надежной защите природных объектов. На основе этих исследований можно определить условия равновесия в системах «объект – окружающая среда» при накоплении техногенных воздействий и защите от них окружающей среды как естественной самовосстанавливаемости ландшафта или с учетом инженерных мероприятий (принудительно восстанавливаемое).

Экологическая безопасность – это совокупность всех действий, явлений и состояний на Земле, не приводящих к жизненно важным ущербам природе, обеспечивающих экологическое равновесие в геосистемах всех уровней. В теории экологической надежности используют статистико-вероятностные методы анализа случайных величин для исследования стохастической модели развития техногенных процессов в природно-технических геосистемах. Это позволяет определить возможные направления развития техногенных воздействий, учитывая случайный характер процессов.

Теория надежности рассматривает понятие экологического риска как вероятности наступления неблагоприятных (случайных или преднамеренных, постепенных или катастрофических) антропогенных изменений природных объектов или факторов. Эти изменения могут вызвать нарушение технологических циклов использования природных ресурсов вплоть до экологической катастрофы или стихийного бедствия. Риск в природопользовании обычно снижается во времени для хозяйственно-территориальных решений, тогда как для строительных объектов он нарастает в связи с их износом. Здесь очень важно выявление допустимых пределов техногенного воздействия на природу, чтобы реакция среды была адаптационной либо восстановительной (самовосстановительной), и в незначительной степени – частично восстановительной, невосстанавливаемой, с необратимыми изменениями. Экологический компромисс – это достижение обоснованно допустимого уровня техногенных воздействий для создания устойчивых биогеоценозов. Для определения экологического компромисса необходимо знать абсолютные потери в природе, выражаемые в состоянии флоры и фауны; восстанавливаемость экосистемы, в том числе с использованием инженерных средств (в принудительном режиме), вероятность возникновения недопустимых потерь в природе; масштабы промышленного воздействия на природную среду. Говоря о «принудительном режиме восстановления экосистем», необходимо помнить о рекомендуемом правиле мягкого управления природой.

На основе инженерной экологии, теории надежности формируется прикладная теория экологического обеспечения промышленного производства. В круг проблем, рассматриваемых теорией формирования и развития промышленных экосистем, входит:

• выявление факторов инженерно-экологического обеспечения экосистем и определение динамических взаимосвязей между входами и выходами экосистем;

• построение экосистем, реализующих заданное на входе и выходе поведение;

• прогнозирование развития промышленной экосистемы;

• определение промежуточных состояний экосистемы по наблюдаемым параметрам входа и выхода;

• ретроспективная оценка экологических ситуаций в экосистеме;

• управление промышленной экосистемой;

• достижимость целевых результатов;

• надежность экосистем.

Применительно к строительству должна быть разработана система инженерно-экологического обеспечения строительного комплекса и функционирования всех объектов строительства. В последние годы на стыке теорий управления, надежности, системных исследований и других возникло новое самостоятельное направление в науке и технике вообще и в строительстве в частности – управление проектами. Одним из аспектов управления проектами является экологический аспект – обеспечение экологического равновесия, улучшения состояния природной среды инженерными средствами, повышение качества жизни человека при осуществлении проектов строительства и реконструкции.

Интенсивный рост городов в ХХ веке, концентрация основной массы населения на ограниченных территориях, насыщенных промышленными предприятиями, транспортными магистралями, жилыми домами, породили целый ряд проблем, в том числе и общую проблему выживания человечества. Если вся площадь урбанизированной территории Земли в 1980 году составляла 4,69 млн. Км², то, по самым скромным прогнозам, в 2070 году она достигнет 19 млн. Км², или 12,8% всей и более 20% жизнепригодной территории суши. Как и многие страны мира, Россия, несмотря на значительную площадь своей общей территории, является высокоурбанизированным государством, где в городах и поселках городского типа проживает 109 млн. Человек, или 74% всего населения. И тенденция увеличения городского населения сохраняется в силу политических, социальных, экономических и т.п. причин.

В городах, особенно в крупных, сосредоточен целый ряд промышленных производств, в том числе и таких экологически опасных, как металлургическое, машиностроительное, химическое, нефтеперерабатывающее, целлюлозно-бумажное, объекты энергетики и коммунального хозяйства, неотъемлемой частью которых являются: мощные выбросы в окружающую среду токсичных отходов; тепловое электромагнитное, шумовое загрязнения; потенциальная опасность крупномасштабных техногенных аварий и т.п. Не менее мощным источником химических и физических загрязнений в условиях города остается транспорт, а также различные предприятия городского коммунального хозяйства. Все это превращает урбанизированные территории в очаги наиболее интенсивного воздействия человека на окружающую среду, ответная реакция которой может негативно сказаться не только на его здоровье, но и жизни.

На городскую среду оказывает влияние целый ряд техногенных факторов (табл.3). Наиболее мощные из них – отходы промышленного производства, поступающие во внешнюю среду в виде газов, дымов, твердых отходов, стоков; транспорт; тепловые и энергетические станции; бытовые отходы; коммунальное хозяйство.

Таблица 3