Глава 7. Модели устойчивого развития городов

С развитием научно-технического прогресса возникает сложный комплекс проблем, называемый "глобальные проблемы современности", вызванный ростом народонаселения и использованием ресурсов земного шара, энергетическими, экологическими и экономическими потребностями.

Решающее значение в этой проблеме имеют энергетические и социальные вопросы, которые определяют взаимосвязи экономики, экологии, биоэнергетики [16]. Комплексный подход к решению этой проблемы позволяет количественно учесть потребности и возможности городов и в целом страны.

Энергия – это всеобщая основа, источник и средство управления всеми природными процессами, базис культуры и всей деятельности человека. Законы энергии – это движущая сила всего мироздания. Материальные отношения, информация, произведения искусства и человеческий дух – во всем этом есть энергетическая составляющая. Потоки энергии контролируют экономику.

Использование "моделей роста" позволяет определить связь пределов роста с энергозатратами. В табл. 7.1 и на рис. 7.1 приведены данные до 1990 г. для ряда стран о потребляемой энергии и дохода, приходящиеся на одного человека [29].

Таблица 7.1

Страна	Доход, долл./чел.	Доход/доход США	Энергия, кДж·10-6/чел.	Энергия/энергия США
США	3000	1	190	1
Канада	2000	0,67	137	0,72
Англия	1750	0,58	121	0,63
Франция	1500	0,5	68,4	0,36
Япония	1320	0,44	31,7	0,17
СССР	800	0,27	74	0,39

Рис. 7.1. Зависимость дохода населения от используемой энергии:

1 – США, 2 – Канада, 3 – Англия, 4 – Германия, 5 – Россия, 6 – Япония, 7 – Индия

Из приведенных данных следует, в Японии в сравнении с США на 30 % благосостояние народа ниже, однако при этом энергозатраты в 2,5 раза ниже.

Снижение энергозатрат до 40 % по опыту Японии возможно за счет мер по их экономии путем внедрения малозатратных технологий.

В нашем обществе – обществе потребления стали культовыми товары услуг [11]. Чем больше их количество, чем более они качественнее, тем комфортнее чувствует себя человек. Чем больше производят товаров и услуг, тем больше поглощается природных ресурсов, и одновременно засоряют отходами производства окружающую среду. С 60-х годов 20-го века понятие жизни особенно сместилось в сторону потребительства.

В мире постепенно происходит трансформация мировоззрения в сторону понимания связи производственно-экономической деятельности с необходимостью сохранения естественной среды обитания человека.

В табл. 7.2 приведены данные о потреблении природных ресурсов и выбросах для города с населением 1 млн человек и площадью 20 тыс. га [22].

Таблица 7.2

Наименование ресурса	Потребление городом	Воспроизводство внутри города	Дефицит	Территория для покрытия дефицита, тыс. га
Атмосферный кислород	30 млн т	30 тыс. т	29,7 млн т	5000
Вода	500 млн м3	5 тыс. м3	5000 млн м3	1500
Раститит. покров	5 тыс. га	-	1500 тыс. га	1500
Сырье строительное.	10 млн т	-	10 млн т	40
Условное топливо	8 млн т	-	8 млн т	25
Пищевые продукты	1 млн т	-	1 млн т	500
Выбросы города	-	15 млн т	-	-

Примечание. Средняя потребность в содержании сбалансированных продуктов питания человека составляет в граммах: вода 1750 – 2200 , белки 80 – 100, углеводы 400 – 500 в т.ч. сахар 50 – 100, жиры 80 – 100, кальций 0,8 – 1, фосфор 1- 1,5, натрий 4 – 6, калий 2,5 – 5, хлориды (соль) 5 – 7, магний 0,3 – 0,5, железо 0,015, цинк 0,01 – 0,015, медь 0,002, витамины 0,1 – 0,4, из них аскорбиновая кислота 0,05 – 0,07, холин 0,5 – 1, рутин 0,025, каротин 0,003 – 0,005.

Необходимая общая калорийность составляет в среднем 3000 ккал.

Соотношения между промышленными и естественными выбросами составляют: пыли – 27 % (1000/3700 млн т); углекислого газа – 3,8 % (18300/485000 млн т); окислов азота – 6,9 % (53/770 млн т); сернистых соединений – 15,5 % (100/650 млн т); углеводородов – 3,3 % (88/2600 млн т).

Из приведенных данных следует, что химические выбросы не превышают 6,5 % естественных и процесс их снижения ниже 1 % является реальной задачей. Следует учитывать, что концентрация промышленных выбросов в большинстве случаев действует на людей на ограниченной территории и ограниченное время.

Потребление природных ресурсов и выброс отходов помимо их снижения технологическими мерами могут корректироваться двумя способами:

• системой налогов и субсидий,

• распределением квот на ресурсопотребление в пределах обеспечения устойчивости природного содержания веществ.

На рис. 7.2 приведен график изменения достигаемой эффективности от затрат на устранение влияния выброса или сброса в окружающую среду.

Рис. 7.2. Зависимость достигаемого эффекта от затрат ресурсов:

1- затраты ресурсов , 2 – достигаемая эффективность

Расчет обеспечения соотношений и равенства достигаемого качества окружающей среды и затрат на обеспечение предотвращенного экологического ущерба в России проводится с использованием "Методики определения предотвращенного экологического ущерба", утвержденной в 1999 г. Государственным комитетом по охране окружающей среды.

Составу городской структуры присущи высокая концентрация используемой энергии в строениях, машинах, компьютерах и др., высокая обращаемость денежных потоков и вместе с этим значительные количества неиспользованных отходов, снижение площадей зеленых массивов на её территории. При значительной нагрузке выбросов на природную среду она может быть неспособной переработать выделяемые отходы производства до стадии, соответствующей условиям, при которых не нарушается структура природной среды.

Для сбалансированной нагрузки на окружающую среду и устойчивого развития городов являются актуальными решения по следующим направлениям:

- создание комфортного социального климата в городской среде,

- обеспечение норм градостроительной экологии.

Первое направление включает в себя:

- выбор приемлемого места для работы и проживания,

- решение жилищных вопросов,

- обеспечение качественных услуг,

- удовлетворение досуга и отдыха,

- приемлемые транспортные связи.

Второе направление включает в себя:

- устойчивость природно-антропогенной среды обитания (воздуха, воды),

- достаточную экологическую емкость среды (выбросы и сбросы обезвреживаются до установленных нормативов),

- нормируемую плотность населения, менее 150 чел/км².

Демографическая емкость территории (ДЕТ), приходящаяся на одного человека, по данным ООН и ряда ученых, приведена в табл. 7.3.

Таблица 7.3

Вид площади	По данным ООН		По данным Доксиадиса		По данным Одума
	га	%	га	%	га	%
Естеств. ландш.	1,0	50	1,14	57	0,8	40
Сельхозугодия	0,9	45	0,8	40	1,0	50
Города и пром-ть	0,1	5	0,06	3	0,2	10
Итого	2,0	100	2,0	100	2,0	100

Городские активы как совокупность накопленных ценностей (постройки, товары, продовольствие, знания) должны направляться для дальнейшего их роста, увеличения массы денег, находящихся в обращении как эквивалента энергетических потоков. Если не происходит увеличение этих потоков, то сокращается покупательная способность денег и наступает инфляция.

Рост нагрузки на окружающую среду определяется количеством используемых топливных природных ресурсов.

Распределение разведанных запасов нефти [16, 21]: в странах Ближнего Востока – 53 %, в России и странах СНГ – 20 %, в странах Африки – 15 %, в США – 5 %, в странах Западной Европы – 2 %, в Венесуэле – 3 %, в Канаде - 2 %, в Мексике – 2 %, в Индонезии – 2 %.

Запасы каменного угля: США – 30,8 %, Россия и страны СНГ – 23,1 %, Западная Европа – 21,4 %, Китай, Монголия – 13,5 %, Индонезия – 4,2 %, Индия – 3 %, Канада – 1 %, Африка – 2,8 % [16].

В нефтедобывающих и экспортирующих странах накапливаются значительные денежные средства.

Известно, что лучшим способом сохранения своих ресурсов является золото, а не денежные средства.

Потребности в энергии на все нужды одного человека сегодня составляют 250000 ккал (290 кВт∙ч) вместо ранее используемых в слаборазвитых обществах до 50000 (58 кВт∙ч), при этом с пищей он потребляет в день 3000 ккал.

В 70-е годы прошлого столетия отмечался бурный рост городов и, следовательно, рост энергопотребления и выбросов вредных веществ в окружающую среду. Антагонизм, характерный для стран с высокоразвитой энергетикой, характеризуется изменяющейся идеологией роста городов, побуждает к поиску новых источников энергии.

Полезность благ человека зависит от растущих потребностей общества в результате прогресса в технологиях. График влияния роста благ на рост энергозатрат и относительный прирост этих благ приведен на рис. 7.3.

Рис. 7.3. График влияния материальных и энергетических затрат

на объем экономических благ

Из приведенных данных следует, что в соответствии с теорией социологии полезность каждого последующего блага ниже предыдущего.

К примеру, чрезмерное питание в США и в других странах привело к значительной полноте населения. Экономическая и социальная эффективность потребления благ определяется рациональным соотношением затрат труда, природных ресурсов, материалов. Для наращивания благ требуется рост затрат, которые могут превысить выгоду.

На рис. 7.4 приведен график влияния ущерба окружающей среде на рост используемых природных ресурсов и на падение её способности нейтрализовать вредные выделения.

Рис. 7.4. График влияния нагрузки М на окружающую среду и на рост затрат К

для устранения ущерба и на падение биосанитарной емкости:

1 - издержки на достижение качества среды, 2 – экологическая емкость окружающей среды, К_opt – режим, соответствующий ПДВ, ПДС

Начальная экологическая емкость природной среды определяется точкой К_о. Все процессы выше этой точки приводят к ущербу природной среде. Кривая 2 характеризует спрос на природные ресурсы, в начальной стадии их расход значительный, затем постепенно падает, поскольку способность природной среды истощается, не хватает энергии на самовосстановление и нарушается её репродуктивность. Экономически оптимальным является потребление природных ресурсов до точки К_opt.

Используя модели, приведенные на рис. 7.3 и 7.4, и задавая начальные и граничные условия, для определенной зоны городского поселения можно определить комплекс параметров, определяющих границу допустимого антропогенного воздействия на окружающую среду, и ввести лицензии на допустимые вредные воздействия.

Рис. 7.5. Влияние социальных издержек предприятия

на потребление природных ресурсов

Определив достигаемую величину предотвращенного ущерба от внедрения средств очистки выбросов и сбросов ( линия c₂ на рис. 7.5), рост затрат "с" от величины нейтрализуемых выбросов и сбросов М (кривая 1 в диапазоне от М₁ до М₂) комплексно устанавливаются допустимые режимы достигаемого эффекта и его оптимального значения (точка Р).