Комплексный подход к безопасности в строительстве – требование времени

По данным НОСТРОЙ с 1 января по 29 августа 2013 года в сфере строительства произошло 288 аварий и происшествий, погибло 194 и травмировано 148 человек

Причины этих драматических и трагических событий кроются в самых разных областях. Это ошибки в проектировании и эксплуатации, недочеты в обеспечении огнестойкости зданий и сооружений при воздействии пожара и в части их защиты от аварийных взрывов (взрывов бытового газа). К опасностям, которые сегодня необходимо учитывать, относится террористическая угроза и новый вид опасности, связанной с комбинированными особыми воздействиями с участием пожара.

Очевидно, что решение проблемы обеспечения безопасности зданий и сооружений с учетом многочисленных опасностей и угроз требует сегодня применения комплексного подхода. Разработке научных основ теории комплексной безопасности строительства большое внимание уделяется в научно-практической деятельности МГСУ.

Одна из секций Международной научной конференции «Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании», проводившейся в МГСУ середине октября 2013 года, была посвящена проблемам комплексной безопасности в строительстве. Участники секции обсуждали результаты новых научных исследований, связанных с взрывоустойчивостью, пожарной безопасностью зданий и сооружений, экологической безопасностью объектов строительства и их безопасностью в особых условиях внешних воздействий, в том числе – комбинированных с участием пожара, а также новые подходы к охране труда и др.

Взрывы бытового газа: причина одна, последствия разные

Внутренний взрыв газопаровоздушной смеси (ГПВС) – наиболее распространенный вид аварийных взрывов. Такие явления происходят, как правило, в жилых газифицированных зданиях и на промышленных объектах, где возможна утечка взрывоопасного вещества. Ущерб от техногенных взрывов в промышленно развитых странах, в том числе и РФ, составляет в зависимости от отрасли 20 – 40% от ущерба, вызванного пожарами. Значительный ущерб наносят взрывы бытового газа в жилых зданиях. Последствиями таких аварийных ситуаций бывают не только серьезные разрушения, но и человеческие жертвы.

Экспертиза аварийных ситуаций со взрывами на промышленных предприятиях и в жилых газифицированных зданиях играет ключевую роль в определении причин аварий, выявлении виновных и разработке мероприятий по устранению аварийных ситуаций. Однако процесс горения ГПВС в реальных условиях настолько сложен, что выводы о причинах этого явления по результатам обследования места аварии, особенно в жилых газифицированных помещениях, зачастую бывают ошибочными.

Ответы на вопросы, в том числе связанные с подобными экспертными ошибками, были представлены в докладе Н.В. Громова (к.т.н., ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет») «Интенсификация взрывного горения газовоздушных смесей в зданиях и сооружениях».

Одна из причин ошибок, допускаемых при анализе условий, приводящих к аварийным взрывам, связана с тем, что нормативные документы по расчету нагрузок от взрыва газовоздушных смесей (ГПВС) основаны на энергетическом принципе, в соответствии с которым энергия взрыва пересчитывается на тротиловый эквивалент. Данный подход для внутренних взрывов (взрывов в помещениях), когда соблюдается принцип квазистатичности избыточного давления, не применим. Кроме того, газифицированные здания не относятся к взрывоопасным, и для них не существует нормативных документов по расчету взрывных нагрузок.

При внутреннем взрыве ГПВС в газифицированных жилых домах разрушенным может оказаться не только помещение (кухня), в котором произошел взрыв, но и соседний этаж, и даже целый подъезд. При таком взрыве наблюдается выброс из окон зданий предметов, вещей, батарей отопления. На основании этого эксперты приходят к ошибочному мнению, что имел место детонационный взрыв, и предполагают террористический акт. Чтобы определить реальные причины масштаба разрушений и выработать необходимые мероприятия для повышения взрывоустойчивости зданий, специалистами учеными НТЦ «Взрывоустойчивость» МГСУ были проведены исследования, которые наглядно показывают, какие процессы происходят внутри здания при взрывах и объясняют причины интенсификация взрывного горения в смежных помещениях.

Внутренние взрывы ГПВС практически всегда характеризуются дефлаграционным типом взрывного превращения. Дефлаграционный взрыв – это горение газопаровоздушной смеси, концентрация горючего в которой, находится между нижним и верхним концентрационными пределами воспламенения.

Блисс Дональд Филлип, вице-президент, Национальная ассоциация противопожарной защиты (США)

Дефлаграционному характеру взрывного превращения при аварийных взрывах свойственно достаточно медленное выделение энергии (скорость пламени в десятки раз меньше скорости звука). Поэтому при взрыве в помещении происходит плавное нарастание давления, отсутствует ударная волна (нет скачка давления), а общее время взрыва составляет сотни миллисекунд, что на несколько порядков больше времени воздействия ударной волны, возникающей при детонации. Поэтому достаточно точно выполняется принцип квазистатичности избыточного давления, согласно которому взрывная нагрузка для данного момента времени одинакова во всех точках помещения, т.е. при аварийном взрыве на все ограждающие конструкции помещения действует одна и та же нагрузка.

Как показали результаты исследований, при равных условиях (при одинаковой степени загазованности и при одинаковой точке инициирования взрыва), уровни взрывных нагрузок существенно зависят от множества факторов, в том числе: объемно-планировочного решения, характера остекления оконных проемов, положения дверей в момент взрыва (открыты или закрыты), наличия на пути пламени различных препятствий, предметов. Все эти факторы влияют на характер протекания взрыва и способны увеличить взрывные нагрузки на порядок по сравнению с начальным взрывом.

Всесторонние исследования процессов дефлаграционного горения, проводимые в НТЦ «Взрывоустойчивость» МГСУ позволяют ответить на многие вопросы, не нашедшие отражения в действующих нормативных документах по безопасности, и способствуют развитию точности прогнозирования и выявлению причин аварий, связанных с взрывом ГВС. Кроме того, результаты исследований ученых НТЦ «Взрывоустойчивость» МГСУ позволяют определить ряд мер, которые могут в десятки и сотни раз уменьшить ущерб от внутренних взрывов ГВС.

Пожаробезопасность уникальных объектов

Метро – вид транспорта повышенной опасности, имеющий свою специфику функционирования, отличающийся особой сложностью проектных решений, социальной и культурной значимостью. Это требует особого внимания к обеспечению пожарной безопасности. Московский метрополитен по интенсивности использования занимает третье место в мире после метрополитенов Токио и Сеула. В московском метро уже 188 станций, 44 из которых являются объектами культурного наследия. До 2020 года по планам правительства Москвы будут построены еще 64 станции, протяженность метрополитена возрастет на 137 км. Планируется строительство новой линии метро – Третьего пересадочного контура. Он позволит на 20% разгрузить станции пересадок на Кольцевой линии. В составе первой очереди строительства будет открыт участок «Нижняя Масловка» — «Деловой центр». 

Особенностям обеспечения пожарной безопасности на новых объектах метрополитена был посвящен доклад М.В. Медяника (ст. преподаватель кафедры КБС, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет»).

В связи с отсутствием нормативных требований пожарной безопасности по проектированию сооружений метрополитена, до сих пор не разработаны специальные технические условия (СТУ), отражающие специфику обеспечения пожарной безопасности и содержащие комплекс необходимых инженерно-технических и организационных мероприятий по обеспечению пожарной безопасности. В СТУ основные мероприятия направлены на обеспечение пожарной безопасности реализованных объемно-планировочных и конструктивных решений. Так, в сооружениях метрополитена не допускается размещение помещений категории «А» и «Б» по взрывопожарной и пожарной опасности.

При рассмотрении темы обеспечения проведения безопасной эвакуации людей, основной акцент был сделан на обеспечение безопасности пассажиров в случае пожара в перегонном тоннеле между станциями (как наиболее опасном варианте пожара). В этом случае подвижной состав подлежит выводу на ближайшую станцию для организации эвакуации людей и тушения пожара.

На путях эвакуации в противоположных торцах платформы станции (со стороны головного вагона каждого пути) должны быть предусмотрены пожаробезопасные зоны для маломобильных групп населения, из которых люди могут эвакуироваться более продолжительное время или находиться в них до прибытия пожарных подразделений. Для обеспечения деятельности пожарных подразделений при тушении вероятного пожара основные мероприятия направлены на то, чтобы обеспечить прибытие первого подразделения к месту возникновения пожара не позже, чем через 10 минут.

Помимо объемно-планировочных решений и безопасной эвакуации особые требования предъявляются к системам противопожарной защиты. В сооружениях метрополитена представлены практически все существующие системы противопожарной защиты:

• автоматические установки пожарной сигнализации (АУПС);
• системы оповещения и управления эвакуацией людей (СОУЭ);
• громкоговорящее оповещение (ГГО);
• автоматические установки пожаротушения (АУПТ), в том числе системы порошкового пожаротушения (для тушения кабельных каналов, коллекторов и кладовых ГСМ), газового пожаротушения (для тушения помещений с цифровыми вычислительными машинами, работающими в системе автоматики и телемеханики управления движением поездов, нарушение которых влияет на безопасность пассажиров), системы локального водяного пожаротушения (для тушения подвижного состава в зоне ночного отстоя подвижного состава (тупик) и защиты станций от распространения огня из тупика), автономные установки пожаротушения (АУП) для защиты электрических шкафов в электрощитовых, шкафов электропитания и управления эскалаторами.

Противодымная защита путей эвакуации пассажиров с платформы станции наружу должна обеспечиваться специальными системами противодымной вентиляции. Дымоудаление на станции должно осуществляться вытяжной системой вентиляции с расположением дымоприемных устройств в верхней части платформенного участка станции.

Де Кран Шон Патрик, начальник управления боевой подготовки, Департамент по пожарной безопасности Кливленда (США)

Комбинированные особые воздействия и прогрессирующее разрушение

Задача обеспечения безопасности зданий и сооружений с учетом террористической угрозы ставит ряд новых проблем, одна из них – защита уникальных объектов от прогрессирующего обрушения при чрезвычайных ситуациях, связанных с комбинированными особыми воздействиями, в том числе с участием пожара.

Комбинированные особые воздействия (СНЕ) с участием пожара – чрезвычайные ситуации, связанные с возникновением и развитием нескольких видов особых воздействий на объект в различных сочетаниях и последовательностях, причем одним из таких воздействий является пожар. При комбинированных особых воздействиях с участием пожара возникают новые опасности и угрозы, которые могут ускорить наступление прогрессирующего обрушения объекта по сравнению с воздействием только пожара. Обеспечение стойкости зданий и сооружений при комбинированных особых воздействиях с участием пожара является базовым элементом системы обеспечения комплексной безопасности объектов, так как фактически обеспечивает так называемую первоочередную безопасность объекта. Время сопротивления объекта при комбинированных особых воздействиях с участием пожара – это главный показатель, обеспечивающий комплексную безопасность объектов.

Поведение здания Пентагона во время памятной всем террористической атаки 12-летней давности является реальным прецедентом прогрессирующего обрушения здания как результата комбинированного особого воздействия типа «удар-взрыв-пожар». Изучение этого случая имеет большое значение при оценке огнестойкости зданий и сооружений в условиях СНЕ. 

Анализу особенностей прогрессирующего обрушения наружного кольца здания Пентагона во время событий 11 сентября 2001 года было посвящено выступление Д.Н. Приступнюка (ФГБОУ ВПО «Академия государственной противопожарной службы МЧС России»).

Здание Пентагона построено из монолитных железобетонных конструкций из обычного тяжелого бетона. Перекрытия состоят из плит, ригелей и системы балок, опирающихся на колонны. Расчетный предел огнестойкости колонн составляет более 180 минут (R180)/ до потери несущей способности. Удар самолета пришелся в фасад первого этажа здания. В результате был разрушен и поврежден ряд несущих конструкций трех наружных колец здания. После удара самолета произошло второе особое воздействие - взрыв авиатоплива внутри здания в зоне удара. Затем, в зоне удара и взрыва, возникает и развивается третье особое воздействие – пожар.

К началу пожара в условиях СНЕ, постройка сохраняла свою устойчивость. Однако через 19 минут после начала воздействия пожара в условиях СНЕ произошло прогрессирующее обрушение конструкций наружного кольца здания Пентагона в зоне ЧС.

Для анализа особенностей прогрессирующего обрушения рассматриваемого объекта был применен разработанный учеными МГСУ метод расчета огнестойкости зданий из железобетонных конструкции в условиях СНЕ с участием пожара. Характерной особенностью этого метода является то, что он учитывает две основные особенности СНЕ с участием пожара при оценке огнестойкости:

• возможное увеличение нагрузки на конструкции, связанное с постепенным выходом из строя поврежденных конструкций;
• дополнительные повреждения конструкций, полученные до огневого воздействия.

В качестве ключевых конструкций рассматривались железобетонные колонны первого этажа здания Пентагона. Метод оценки огнестойкости железобетонных колонн при пожаре в условиях СНЕ заключается в определении изменения несущей способности колонны и нагрузок на нее на каждой из расчетных стадий развития СНЕ.

Кербер Стивен Ира Ньютон, директор, Underwriters Laboratories Inc. (США)

Было обращено внимание на то, что в зоне удара самолета оказался температурный шов, который пересекал все пять колец здания Пентагона. В связи с этим, расчетная схема задач по оценке состояния и поведения ключевых конструкций здания Пентагона в зоне СНЕ строилась на следующих предпосылках:

1. Наличие температурного шва, пересекающего здание Пентагона, привело к тому, что, после удара самолета в первый этаж возникла своеобразная консоль из конструкций верхних (от 2 до 5) этажей, отсеченная от остальной части здания температурным швом. Эта 4-этажная консоль, после удара самолета и взрыва топлива, опиралась на ограниченное число уцелевших, но в той или иной степени поврежденных колонн первого этажа. При этом, в первые минуты после удара самолета и взрыва топлива в зоне удара здание не утратило своей устойчивости.

2. После удара самолета и взрыва топлива в зоне поражения возникает и развивается пожар. Воздействие пожара на уцелевшие, но поврежденные колонны первого этажа наружного кольца постройки привело к снижению несущей способности этих колонн и через 19 минут после начала террористической атаки к прогрессирующему обрушению этой части наружного кольца здания Пентагона.

Результаты исследования позволяют сделать вывод, что основной причиной столь быстрого наступления прогрессирующего обрушения наружного кольца здания Пентагона (через 19 минут) в зоне террористической атаки послужило расположение в месте удара самолета и взрыва топлива температурного шва, пересекавшего постройку. При отсутствии температурного шва в зоне террористической атаки, устойчивость здания при пожаре в условиях СНЕ была бы обеспечена в течение гораздо большего времени и, при условии эффективного тушения пожара в ограниченной зоне СНЕ, можно было избежать прогрессирующего обрушения этой части здания.

Прогнозирование поведения конструкций в условиях пожара

Устойчивость зданий при пожаре главным образом обеспечивается огнестойкостью их строительных конструкций. Критерием огнестойкости является время, при котором конструкции в результате огневого воздействия теряют свое функциональное противопожарное назначение (несущую, преграждающую и теплоизолирующую способность). Данное время называется пределом огнестойкости.

Экспериментальное определение пределов огнестойкости строительных конструкций, прогнозирующих их поведение в условиях реального пожара, остается актуальной проблемой. На огнестойкость строительных конструкций существенное влияние оказывает целый ряд факторов (величина приложенной нагрузки, геометрические размеры конструкции, строительные материалы из которых сделана конструкция, а также условия закрепления конструкции и температурный режим пожара), а это предъявляет определенные требования и к испытательному оборудованию для получения достоверных результатов.

О новом уникальном испытательном комплексе для определения пределов огнестойкости строительных конструкций, разработанном в МГСУ, рассказал Д. В. Трушкин (к.т.н. ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет»).

Комплекс имеет ряд особенностей и важных преимуществ по сравнению с испытательным оборудованием, использующимся в настоящее время в испытательных лабораториях Российской Федерации. Среди преимуществ можно выделить такие, как:

• возможность проведения испытаний строительных конструкций на огнестойкость в соответствии с требованиями как отечественных (ГОСТ Р), так и европейских (EN) стандартов;
• возможность испытания образцов строительных конструкций с размерами близкими к реальным (колонны высотой от 3,0 до 6,0 м; балки, плиты перекрытий и перекрытия с длиной пролета – 3,0; 4,0; 6,0 и 9,0 м);
• полная автоматизация процессов проведения огневых испытаний, регистрации и архивации данных измерений, а также контроля за критическими параметрами с помощью уникального программного обеспечения, разработанного на основе программного пакета SCADA.

В испытательный комплекс МГСУ входят три огневых печи: малогабаритная, вертикальная и универсальная для проведения испытаний горизонтальных и вертикальных строительных конструкций.

Малогабаритная печь с объемом огневого пространства 1,5х1,5х2,0 h м рассчитана на огневые испытания без нагрузки различных фрагментов конструкций и изделий на стадии отработки технологии их изготовления, доработки, проведения оценочных испытаний, предшествующих сертификационным испытаниям. Испытываемыми объектами могут быть фрагменты противопожарных преград (противопожарных стен, перегородок, перекрытий, противопожарных экранов и др.), узлы сочленения противопожарных преград, узлы крепления противопожарного оборудования, огнезащитные составы, огнезадерживающие клапаны и т.д.

Область применения вертикальной печи – исследовательские и сертификационные испытания вертикальных противопожарных преград: несущих стен, перегородок, заполнений проемов в противопожарных преградах (дверей, ворот, люков, окон). Объем огневого пространства здесь 3,0х1,3х3,0 h м. Предусмотрена возможность испытаний вертикальных несущих ограждающих конструкций толщиной до 300 мм под нагрузкой. Величина распределенной нагрузки может быть до 17 тс/м (170 кН/м).

В универсальной огневой печи, в отличие от аналогичного оборудования, используемого в испытательных лабораториях Российской Федерации для определения огнестойкости, возможны одновременные испытания, как горизонтальных, так и вертикальных несущих строительных конструкций, а также тестирование строительных конструкций нестандартных размеров, что приближает условия испытаний к реальным условиям эксплуатации. В печи можно проводить испытания горизонтальных несущих конструкций (плит покрытий и перекрытий, балок, ригелей) с пролетами длиной 3,0; 4,0; 6,0 и 9,0 м и вертикальных несущих стержневых конструкций (колонн) высотой 3,0; 4,0; 5,0 и 6,0 м с максимальными размерами сечения конструкции до 400х800 мм.

Отличительной особенностью печи является также использование переносных (передвижных) гидроцилиндров для различных способов нагружения конструкций, в том числе для горизонтальных конструкций покрытий, ориентированных под углом к горизонту 10 – 30°.

Максимальная температура в огневом пространстве всех печей может достигать 1200°С. В печах предусмотрена реализация различных огневых режимов («температура-время»), отличных от стандартного режима пожара по ГОСТ Р 30247.0 (ISO 834), в том числе реализация углеводородного температурного режима в соответствии с требованиями европейского стандарта EN 1363-2.

За счет использования специального футеровочного материала, применяемого для теплоизоляции внутренней поверхности стенок огневого пространства, печи устойчивы к многократным циклам «быстрый нагрев – резкое охлаждение». Восстановление первоначальной температуры в огневом пространстве печей после прекращения подачи горючего газа и демонтажа испытанного образца конструкции составляет не более двух часов, что позволяет проводить несколько испытаний в течение одного рабочего дня.

Современная модель охраны труда

Строительная отрасль отличается повышенной опасностью. Порядка 30% всех несчастных случаев на производстве приходится на строительство. Создание безопасных условий труда при организации и ведении строительно-монтажных работ, как при возведении, так и реконструкции зданий и сооружений – задача ответственная и требует тщательного и неформального подхода.

В октябре 2011 года Правительство Российской Федерации приняло Постановление о мерах по улучшению условий труда, сохранению жизни и здоровья работников. В документе констатируется, что в стране продолжается увеличиваться доля людей, занятых во вредных условиях труда, отмечается высокий уровень производственного травматизма и рост профессиональных заболеваний (на 7 – 8 тыс. ежегодно), из-за неблагоприятных условий труда существенно теряется фонд рабочего времени. Ежегодные общие потери составляют около 1,94 трлн. руб. или 4,3 % ВВП.

В Постановлении подчеркивается, что основной проблемой является неэффективная система управления охраной труда. В связи с этим Правительство РФ приступило к реализации мер по переходу от компенсационной модели безопасности труда к современной системе управления профессиональными рисками.

Развитые страны Европы, в частности Германия, провели реформирование национальной системы охраны труда еще в 1970-е годы. Позитивные результаты реформ проявились достаточно быстро: за первые 15 лет число смертельных случаев на производстве уменьшилось почти в 3 раза, снизился травматизм, сократились потери рабочего времени и, соответственно, производственные издержки.

Однако основной положительный эффект проявился в другом. Благодаря созданию удобных, комфортных и, как следствие, безопасных рабочих мест значительно повысились производительность труда и качество выпускаемой продукции, улучшились конкурентоспособность предприятий и условия их долгосрочного развития. Если в начале реформ большинство работодателей Германии были против этих преобразований, то в настоящее время ежегодные опросы в странах Евросоюза свидетельствуют о том, что главной целью первых руководителей является реализация удобного и безопасного процесса труда, который обеспечивает высокое качество выпускаемой продукции.

Современной модели охраны труда был посвящен доклад Е. Б. Сугака (к. т. н., доц., проф. кафедры КБС, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет»).

Методической основой современной модели охраны труда являются практические исследования американского специалиста Ганса-Ульриха Гейнриха, а также последующие организационные и управленческие наработки, появившиеся в результате проводимых модернизаций. Кратко основные отличия современной модели от традиционной системы безопасности труда заключаются в следующем:

1. Несчастные случаи и профессиональные заболевания происходят, в основном, по объективным причинам, а не из-за «неправильных» действий персонала.

2. Основной причиной травматизма и заболеваний являются опасные и вредные производственные факторы, существующие на каждом рабочем месте. Там, где имеется больше опасностей и вредностей, как правило, происходит больше разного рода инцидентов, в том числе – с тяжелыми последствиями.

3. Опасные и вредные производственные факторы бывают явными и скрытыми. В случае явных опасностей необходимо фиксировать даже незначительные их проявления. Установлено, что при 290 – 300 проявлениях явных опасностей происходят 29 несчастных случаев, один из которых будет с тяжелым исходом. Для выявления неявных опасностей необходимо исследовать производственную среду аналогично процедурам при аттестации рабочих мест по условиям труда.

4. Повышать безопасность труда следует с помощью технических решений, без использования «трудового героизма» персонала. Работник не должен заниматься вопросами личной безопасности, а направлять свои усилия на качественный и производительный труд.

5. Наиболее эффективными мерами являются использование оборудования и инструмента с низким уровнем опасностей и вредности, а также технические способы исключения контакта человека с тем, что представляет для него опасность. Наименее эффективным признается использование работником средств индивидуальной защиты.

6. По законодательству полную ответственность за безопасность труда на производстве несет работодатель, потому что он обладает наибольшими полномочиями. Он вправе часть своих обязанностей передавать руководителям низшего звена, но не специалисту по охране труда. Деятельность всех руководителей и специалистов предприятия «заточена» на обеспечение удобного и безопасного процесса труда.

7. Специалист по охране труда не обладает властными полномочиями, поэтому не несет ответственность за инциденты. Он выполняет функцию эксперта и консультанта при руководстве, своеобразного штабного работника. При этом сфера его деятельности расширена новыми функциями технического, организационного и информационного характера, основными из которых являются выявление и распознавание опасностей и вредностей, разработка мер по их уменьшению или устранению.

8. Деятельность по руководству предприятием основана на управлении профессиональными рисками, которое включает выявление производственных опасностей и вредностей, позволяющее заблаговременно реализовать превентивные меры. Данная система управления предполагает расширение обязанностей по вопросам безопасности труда всех руководителей, а также способствует формированию у трудового коллектива понимания важности и экономической целесообразности создания условий для безопасного труда.

Планируемые Правительством РФ изменения в системе управления охраной труда потребует переобучения работников в рамках дополнительного профессионального образования на семинарах по повышению квалификации существующих специалистов, а также подготовки молодых специалистов в учреждениях высшего профессионального образования.

Безопасность и экология

Любая промышленная деятельность является экологически опасной в силу того, что, так или иначе, оказывает воздействие на окружающую среду. Вместе с тем в современных условиях развитие городов невозможно без концентрации на ограниченной территории населения, промышленности и транспорта. В этих условиях загрязнение окружающей среды достигает предела, когда существующая система экологического нормирования качества городской экосистемы не может в полном объеме выполнять свою функцию – сохранение баланса биосферы и техносферы. Положительный эффект поддержания выбросов загрязняющих веществ на уровне ПДК нивелируется увеличением количества источников загрязнения, их концентрацией на ограниченной территории и синергетическим эффектом воздействия загрязняющих веществ на здоровье человека.

Сегодня обрела широкую популярность концепция биосферной совместимости, базирующаяся на обеспечении положительного баланса биосферы и техносферы. В рамках этой концепции преобразование города в биосферосовместимый и развивающий человека организм, предполагает анализ взаимодействия компонентов городской экосистемы (выбросы техносферы, биологические объекты, человек). Этот анализ включает в себя текущую оценку качества окружающей городской среды. К числу перспективных методов такого анализа можно отнести методы биоиндикации. Они выгодно отличаются от традиционных лабораторных методов исследования основных сред (атмосферы, почвы, воды) простотой, скоростью выполнения работ и низкой стоимостью. Использование методов биоиндикации не требует специального узкого образования и позволяет оценивать окружающую среду непосредственно инженеру-градостроителю.

Пример оценки качества окружающей городской среды такими методами биоиндикации в виде определения площади листьев городских зеленых насаждений и вычисления коэффициента флуктуирующей асимметрии, показан в работе С. А. Воробьева (к. с.-х. н., доц., ФГБОУ, ВПО «Государственный университет – учебно-научно-производственный комплекс») и Д. З. Козлова (ст. преподаватель, ФГБОУ, ВПО «Государственный университет – учебно-научно-производственный комплекс»). В качестве демонстрационной модели был выбран г. Орел – типичный областной центр Европейской части России.

Для выявления антропогенного воздействия на городские экосистемы были определены участки городской территории сходные по параметрам биосферы (площадь и видовой состав зеленых насаждений), техносферы (источники загрязнения), демографическим (количество жителей) и градостроительным (тип застройки, близость промышленных предприятий, автодорог и т.д.). В качестве контрольной территории, не испытывающей на себе воздействия указанных факторов, был выбран участок леса. В качестве основного источника загрязнения на всех исследуемых участках был выбран автотранспорт. Для определения количества автомобилей с целью последующего вычисления объемов выбросов, на исследуемых участках проводился подсчет в час пик, в течение года два раза в месяц. Листва деревьев городских зеленых насаждений отбиралась по принятым методикам в нижней части кроны на расстоянии вытянутой руки со стороны, обращенной к проезжей части. Общей для всех исследуемых пород тенденцией является уменьшение размера листьев с увеличением количества автотранспорта. Наибольший размер имели листья у растений контрольных групп.

Для листьев клена ясенелистного (Acer negundo L.) разница между наибольшим и наименьшим значением составила 2 раза. Коэффициент корреляции площади листьев и количества автотранспорта составляет r = – 0,92. Коэффициент корреляции величины площади листьев дуба черешчатого и количества транспорта на исследуемых участках составляет r = – 0,96. Динамика распределения площади листьев липы сердцевидной по исследуемым участкам выглядит также, как и в двух предыдущих случаях.

Обработка выборки растений при определении величины коэффициента флуктуирующей асимметрии заключается в измерении длин жилок на листовой пластинке справа и слева. Показатель асимметрии указывает на неоптимальность среды обитания. Это может быть химическое загрязнение, изменение температуры, а также обитание биологического объекта на краю ареала и др.

Наибольшие значения показателя флуктуирующей асимметрии наблюдаются у растений клена, затем следуют растения дуба и в наименьшей степени у липы. В контрольных образцах значения показателя асимметрии на порядок меньше, чем в образцах на исследуемых участках. Динамика распределения значения показателя флуктуирующей асимметрии совпадает с динамикой распределения автомобилей по исследуемым участкам.

Таким образом, анализ данных по площади листьев городских зеленых насаждений и значениям коэффициента флуктуирующей асимметрии показал, что на всех исследуемых участках, кроме контрольного, растения испытывают стресс от воздействия выбросов автотранспорта. Имеет место ярко выраженная зависимость биологических параметров зеленых насаждений и количества автотранспорта, на что указывают высокие значения коэффициента корреляции этих факторов. Таким образом, методы биоиндикации предоставляют достоверную картину качества окружающей среды на основе оценки отклика живых организмов на антропогенное воздействие.

Источник: Журнал «Технологии Строительства» 6-7, 2013

Текст: Ольга Горгома