Способы совершенствования характеристик экологической безопасности жилых и общественных зданий в городах Западной Сибири

В процессе реконструкции и развития городов Западной Сибири в промышленности строительных материалов, использующей для производства конструкций и изделий природное сырье, в той или иной степени прослеживается тенденция замены этого сырья на вторичные материальные ресурсы. Такова эколого-экономическая реальность. Сырьем могут являться промышленные отходы и попутные продукты черной и цветной металлургии, тепловых электростанций, химических предприятий, других отраслей экономики в регионе.

С одной стороны, этот процесс следует оценивать весьма положительно, поскольку снижается вредное воздействие отходов производства на окружающую среду, появляется возможность меньше изымать природных ресурсов, освобождать земельные угодья, отводимые местными исполнительными органами власти под хранилища, отвалы и полигоны.

С другой стороны, появляется реальная угроза того, что вредные ингредиенты, находящиеся в промышленных отходах, могут являться компонентами экологической опасности внутри жилых и общественных зданий, поскольку, попадая в стеновые и отделочные материалы и затем, мигрируя, будут при определенных условиях воздействовать на здоровье городских жителей. Поэтому одно из первоначальных требований экологической безопасности жилых и общественных зданий - разработка критериев оценки эколого-гигиенических свойств строительных и отделочных материалов.

На современном уровне развития промышленности строительных материалов существуют ряд требований контрольных органов по ограничению содержания свободного формальдегида для древесностружечных плит, вводятся ограничения на применение материалов, содержащих асбест, из-за их канцерогенного воздействия на организм человека. Однако системы полной экологической сертификации продукции стройматериалов не существует, хотя, по нашему мнению, такая система должна существовать на федеральном и региональном уровнях и включать в себя не только эколого-гигиенические требования к самим материалам и способам их производства, но и рекомендации по экологической безопасности их применения, особенно при строительстве и ремонте жилых домов. Не вызывает сомнения и тот факт, что система экологической сертификации должна применяться к тем видам промышленных отходов, которые служат исходным сырьем или добавками к исходному сырью при производстве конструкций и деталей жилых и общественных зданий. При этом класс токсичности не имеет значения, сертификации подлежат все виды I-IV классов опасности отходов промышленности.

В процессе экологической сертификации строительных и отделочных материалов целесообразно осуществлять необходимые исследования по вопросам:

определение характеристик веществ, способных мигрировать из строительных изделий в окружающую природную среду (воздушную, водную, почву);

изучение зависимости скорости эмиссии химических веществ из различных строительных материалов под влиянием физических и климатических факторов;

определение интегрального показателя загрязненности внутренней среды помещений жилых и общественных зданий при применении строительных и отделочных материалов из различного исходного сырья.

В результате научных исследований, проведенных Государственным институтом прикладной экологии, г. Москва установлено, что источником 80 % химических веществ, обнаруженных в воздушной среде квартир, являются используемые строительные и отделочные материалы, поэтому следует производить специальный эколого-гигиенический контроль за разработкой, составом, номенклатурой, выпуском и применением таких материалов в гражданском строительстве.

Особого внимания заслуживает проблема применения в строительстве различных зданий полимерных строительных материалов (ПСМ), при гигиенической оценке которых следует руководствоваться следующими требованиями:

ПСМ не должны создавать специфического запаха к моменту ввода здания в эксплуатацию;

ПСМ не должны выделять во внутреннюю среду помещений летучие вещества в таких количествах, которые оказывают прямое или косвенное воздействие на организм человека;

ПСМ не должны вступать в химические реакции с веществами, находящимися в воздушной среде помещения.

Основным гигиеническим регламентом, обеспечивающим безвредность применения ПСМ в строительстве жилых и общественных зданий, являются допустимые уровни (ДУ) вредных веществ.

Одной из причин низкой степени экологической безопасности различных зданий в городах является недооценка ландшафтно-архитектурной организации внутриквартирных пространств. Зачастую проектировщики относятся к природным факторам как к вспомогательному средству, которое в процессе капитального строительства подлежит техногенному преобразованию. Фактически в результате возведения новых микрорайонов и жилых кварталов искусственно разрушаются природные экосистемы, нарушается естественное их функционирование на урбанизированных территориях. В процессе капитального строительства жилых домов и объектов инженерной инфраструктуры происходит деградация почв, загрязнение грунтовых вод, подтопление отдельных участков городской местности, гибель флоры и фауны.

Только сопоставляя все факторы природной среды с антропогенными факторами, можно подойти к составлению модели учета природных условий в проекте жилой застройки с целью улучшения характеристик экологической безопасности жилых и общественных зданий [46].

При реализации генеральных планов в различных городах Западной Сибири следует максимально использовать экологические преимущества местности для получения природоохранного эффекта. Только определив положительные характеристики природного ландшафта и усилив их благоприятное воздействие на жилую среду, можно сохранить взаимосвязи компонентов ландшафта. Новая искусственно-техногенная среда должна обладать всеми качествами природного ландшафта, что в дальнейшем положительно скажется на характеристиках экологической безопасности внутренней среды жилых и общественных зданий.

Одним из наиболее эффективных способов оздоровления окружающей среды в городах является увеличение площади озеленения, в том числе необходимо реализовать принцип, сформулированный французским архитектором Ле Корбюзье, об использовании плоских крыш для целей озеленения в качестве «программного пункта новой архитектуры».

В Западной Европе (Германия, Франция) находят широкое применение не только городские сады, устроенные на плоских крышах, но и приемы озеленения скатных крыш, что вполне применимо к ряду городов Российской Федерации.

Одним из перспективных резервов увеличения площади озеленения является вертикальное (фасадное) озеленение жилых и общественных зданий. До настоящего времени вертикальное озеленение находило применение в основном по эстетическим соображениям в южной полосе России (Астрахань, Волгоград, Сочи, Новороссийск, Минеральные Воды, Владикавказ). Однако этот прием оказывает благоприятное воздействие на экологические характеристики внутренней среды помещений в различных типах зданий, и качество микроклимата в большой мере зависит от состава подобранных растений.

Непосредственное отношение к экологизации жилища имеет ландшафтная архитектура придомовой полосы - от фасада до проезда. Производимое в большинстве городов озеленение этой части территории носит бессистемный характер, ибо не учитывается преобладающее направление ветров, переносящих вредные вещества от промышленных, энергетических объектов и автотранспорта. Одним из направлений экологизации придомовой полосы - устройство индивидуальных садиков для жильцов близлежащего дома площадью 20-24 м2. Примеры такого экологического решения придомового пространства имеются в Германии (Магде-бург), Швейцарии (Цюрих), Литве (Вильнюс). Но поскольку устройство мини-садов в придомовой полосе требует капитальных вложений и определенного уровня экологической культуры городского населения, то целесообразно проводить озеленение территории с учетом наличия доминирующих ингредиентов в воздушном пространстве и оздоровительных возможностей хвойных и лиственных пород деревьев и кустарников.

Для увеличения площадей озеленения в ландшафтной архитектуре целесообразно использовать площадь крыши и перекрытий заглубленных вспомогательных и служебных помещений (насосные станции, трансформаторные, тепловые пункты, гаражи, автостоянки, специальные сооружения гражданской обороны).

Особого внимания заслуживает проблема экологической безопасности жилых и общественных зданий повышенной этажности, в которых влияние неблагоприятных факторов внешней природной и внутренней среды проявляется особенно остро.

Многоэтажные здания характеризуются такими показателями, как нестабильный воздухообмен, недостаточная вентиляция, неравномерность нагрева помещений на верхних и нижних этажах, концентрацией загрязнений, поступающих из внешней среды. Учеными отмечается влияние зданий повышенной этажности на параметры внешней среды: изменение динамики ветрового режима, влияние на температурный баланс территории города.

По мнению некоторых авторов, здания повышенной этажности являются концентрированным источником загрязнения природной среды продуктами мусороудаления и антропотоксинами. Загрязненность воздушной среды в таких зданиях в 2-4 раза выше, чем загрязненность атмосферного воздуха. Загрязнения, которые попадают в окружающую природную среду от отдельного 12-этажного дома на прилегающую территорию сопоставимы с загрязнениями от работающего легкового автомобиля.

Массовое жилищное строительство в городах Российской Федерации и в Западной Сибири в 60-80-х годах повсеместно привело к уменьшению площади и кубатуры квартир, отказу от покомнатной вентиляции, почти полному вытеснению строительного кирпича и замене его сборным железобетоном. Перечисленные причины безусловно сказались на степени экологической безопасности зданий, в частности инфильтрация наружного воздуха через различные материалы привела к его денатурации по озоновому режиму. Стены одинаковой толщины в 10 см уменьшают концентрацию озона, поступающего из наружного воздуха: железобетон - в 250 раз, кирпич - в 60-95 раз.

Исходя из чисто архитектурных и эстетически-планировочных соображений здания повышенной этажности размещают вдоль транспортных магистралей, в центрах городов (в особенности здания административного назначения) в условиях высоко уровня шума и промышленных выбросов в атмосферу. При использовании шумозащитных типов домов повышенной этажности ухудшаются возможности воздухообмена в квартирах этих зданий, что негативно отражается на показателях внутренней воздушной среды.

В связи с развитием в годы экономических реформ строительства жилых и общественных зданий по индивидуальным проектам в городах Западной Сибири, особенно в крупных административно-территориальных образованиях, вновь стали применяться природные (лесные и каменные) строительные материалы взамен искусственных, увеличиваться площади и кубатура квартир (в том числе стали создаваться квартиры в двух уровнях), появились ориентированные (в зависимости от направления дискомфортных воздействий) типы шумо-, ветро- и пылезащитных зданий, что способствует улучшению микроклиматических показателей в помещениях и показателей экологической безопасности зданий.

Однако для большинства существующих и строящихся жилых и общественных зданий экологическая направленность совершенствования внутренней среды может происходить по двум основным направлениям:

оптимизация качественного состояния воздушной среды в помещениях;

компенсация нарушенного контакта человека с внешней природной средой.

В плане экологической безопасности увеличение (улучшение) воздухообмена в помещениях играет роль адаптационного резерва для поддержания естественных параметров среды. За счет воздухообмена можно снизить концентрацию вредных ингредиентов, тем самым оздоровив внутреннюю среду зданий. Оптимизация воздушной среды осуществима при реализации двух принципов - регулирования воздухообмена и обеспечения воздушного куба (то есть объема сменяемого воздуха, приходящегося на одного человека).

Для организма человека, согласно исследованиям ЦНИИЭП жилища и МНИИГ им. Ф. Ф. Эрисмана, весьма актуальна обеспеченность кубатурой воздуха в жилых и общественных зданиях. Основываясь на заключениях врачей-гигиенистов, в которых были приняты во внимание данные о степени загрязненности воздуха современного жилища (насыщенного полимерами) и реакциях на эти загрязнения организма человека, требования к воздухообмену возросли и в качестве оптимальной величины называется 60-80 м3 на человека.

Применение системы искусственной приточной вентиляции для жилых и общественных зданий повышенной этажности, используемой для улучшения качественных характеристик экологической безопасности внутренних помещений, в настоящее время рассматривать не следует, поскольку такая система вентиляции приводит к ухудшению ионного состав воздуха, денатурируя его.

Требует тщательного экологического контроля при строительстве зданий повышенной этажности материал стен. По экологической приоритетности в данном случае на первом месте (в качестве стенового материала) находится древесина, затем силикатный и красный обожженный кирпич и далее бетон различных марок. Из-за отсутствия экологического лицензирования компонентов бетонной смеси бетон нередко обладает повышенной радиоактивностью и другими эколого-гигиеническими недостатками.

Исходя из принципов экологической безопасности, появляется возможность увязать в рамках городского кадастра в единую систему урбанизированную территорию - жилое (общественное) здание - внутреннее помещение. Все компоненты указанной системы влияют на жизнедеятельность человека и состояние природных (воздух, вода, почва, растительность) и искусственных элементов (энергия, строительные материалы, предметы домашнего обихода).

Городское население, используя ресурсы территории и общества, в процессе функционирования устанавливает определенную форму экологического баланса, основанного на целесообразном распределении ресурсов между природными и антропогенными элементами, то есть формируются экотипы городской среды.

С точки зрения городской застройки (особенно для малых и средних городов) экологически наиболее эффективным является индивидуальный экотип. Эта застройка способна вписаться в любой природный ландшафт в Западной Сибири и довольно успешно может использоваться на неудобных территориях, но находящихся в благоприятных экологических условиях: отсутствие промышленных и энергетических предприятий на сильно пересеченной местности.