Связь технологий зелёной инфраструктуры с экосистемными услугами
В статье рассматривается взаимодействие между зелёной инфраструктурой – перспективным направлением в ландшафтной архитектуре, и экосистемными услугами. Выделяются основные и дополнительные экосистемные услуги, эффекты от которых можно получить после внедрения зелёных технологий. Полученный результат позволит грамотно применять зелёные технологии на практике и повышать качество среды в городах.
Введение. Зелёная инфраструктура считается относительно новым понятием в ландшафтной архитектуре, в основе которого лежит применение экологических подходов в уменьшении поверхностного дождевого стока. При внедрении технологий зелёной инфраструктуры в городскую среду можно получить целый ряд положительных эффектов, так называемых экосистемных услуг. Расчёт экосистемных услуг по нескольким параметрам позволит оценить экономическую и экологическую целесообразность территории и показать её ценность, опираясь на выделенные критерии.
Объекты и методы исследования. Объектами исследования является зелёная инфраструктура и её технологии, а также экосистемные услуги. В работе проводится анализ литературных источников.
Результаты и их обсуждение. К зелёной инфраструктуре относят все объекты зелёного фонда города и технологии зелёной инфраструктуры [1, c. 564]. Технологии зелёной инфраструктуры или зелёные технологии (англ. GI technologies [2; 3, с.88]) – отдельные элементы, направленные на оптимизацию поверхностного стока. К ним относятся дождевые сады, инфильтрационные бассейны, зелёные кровли, водопроницаемые покрытия, и т.д. При комплексном использовании технологий формируются системы устойчивого водоотведения, которые уменьшают сток в городах, снижают нагрузки на канализационные сети и очищают сток в городах. Структура ЗИ представлена на рисунке.
Рис. Структура зелёной инфраструктуры
Экосистемные услуги напрямую связаны с внедрением технологий зелёной инфраструктуры в пространство города. Экосистемные услуги – это услуги, предоставляемые обществу из окружающей среды бесплатно. Впервые экосистемные услуги были описаны в 1969 году [3, с. 8].
Рассчитывать эффекты от экосистемных услуг и переводить их в экономические показатели становится актуальной задачей на сегодняшний день. Каждый объект зелёного фонда города предоставляет целый спектр различных экосистемных услуг: охлаждение температуры, очищение воздуха, повышение биоразнообразия и, в том числе, снижение поверхностного стока.
На основании руководства по применению зелёных технологий [4], были выделены основные и дополнительные экосистемные услуги, связанные с поверхностным стоком: охлаждение, управление стоком и очистка воды.
1. Экосистемная услуга по охлаждению температуры связана с понижением затрат на кондиционирование зданий и их отопление в холодный период, а также с уменьшением общей температуры воздуха на улицах. На урбанизированных территориях большое количество асфальтобетонных тёмных покрытий, имеющих низкое альбедо, из-за чего они сильно нагреваются, особенно в жару. Использование растений, закрывающих поверхность от солнца и дающих тень, способствует охлаждению зданий и улиц в городах. Кроме того, процессы транспирации и эвапотранспирации позволяют увлажнять окружающий воздух и охлаждать его.
2. Экосистемная услуга по управлению стоком наиболее актуальна для городов, в балансе территории которых фигурирует большой процент запечатанных поверхностей: дорог и кровель зданий. Услуга складывается из следующих процессов:
- рациональное распределение воды по территории: перенаправление стоков в периоды дождей для борьбы с наводнениями;
- инфильтрация воды: просачивание воды сквозь почвогрунты под действием силы тяжести;
- удержание воды: растения выступают как механический барьер для снижения скорости стока. Во время дождя деревья и кустарники задерживают в кроне много осадков и иногда осадки не доходят до поверхности земли. Кроме того, вода, достигшая поверхности земли, временно хранится в почвогрунтах и постепенно расходуется растениями;
- хранение воды: заключается в применении устройств накопления стока и постоянного хранения воды;
- повторное использование воды заключается в рациональном управлении водных ресурсов, накоплении воды в период дождей и расходу её в период засухи.
3. Экосистемная услуга по очистке воды состоит из первичной фильтрации и биофильтрации. Первичная очистка воды – это грубая очистка воды от примесей, мусора и взвешенных почвенных частиц.
Биофильтрация (или фиторемедиация) воды заключается в очистке воды с помощью растений и слоёв субстрата [5].
Существует несколько механизмов биофильтрации:
а) фитостабилизация – перевод химических соединений в менее активную форму [6, c. 39-41];
б) ризодеградация – деградация симбиотическими микробами, живущими в корнеобитаемом слое, органической части загрязнения [6, c. 35-36];
в) фитодеградация – деградация растениями и только органической части загрязнений [6, c. 34-35];
г) фитоволатизация – испарение воды и летучих химических элементов листьями растений [6, c. 36-37];
д) фитометаболизм – процесс, при котором растения используют органические и неорганические вещества для своего роста [6, c. 37];
е) ризофильтрация – процесс, при котором вода фильтруется через корневые системы растений. Корни растений выводят поллютанты из поверхностного стока воды, насыщая её кислородом и разлагая органические вещеста, которые приносятся со стоком [6, c. 235-237].
Кроме основных экосистемных услуг от внедрения технологий зелёной инфраструктуры существуют и дополнительные экосистемные услуги, приносящие положительные эффекты:
- очистка воздуха (депонирование углеводорода из атмосферы и фильтрация воздуха от пыли, тяжёлых металлов и вредных газов);
- повышение биоразнообразия (обеспечение условий для обитания живых организмов и формирование единых систем зелёных насаждений);
- удобство пользования человеком (повышение эстетической привлекательности среды, социализация и общение на объектах ЗИ, экологическое просвещение, повышение функциональности среды – к примеру, отсутствие луж, линз и зеркал на дорожно транспортной сети во время интенсивных осадков).
Основные и дополнительные экосистемные услуги от применения зелёных технологий были занесены в таблицу.
Таблица
Экосистемные услуги от применения зелёных технологий
№п/п |
Экосистемная услуга |
Природный процесс/ экологический принцип/ социальное явление |
---|---|---|
Основные экосистемные услуги |
||
1 |
Охлаждение |
Эвапотранспирация |
Транспирация |
||
Затенение пользователя |
||
Затенение поверхности |
||
2 |
Управление стоком |
Оптимальное распределение воды |
Инфильтрация воды |
||
Удержание воды |
||
Хранение воды |
||
Повторное использование воды |
||
3 |
Очистка воды |
Первичная очистка воды |
Биофильтрация воды |
||
Второстепенные экосистемные услуги |
||
4 |
Очистка воздуха |
Депонирование углеводорода |
Фильтрация воздуха от пыли, тяжёлых металлов и вредных газов |
||
5 |
Удобство пользования человеком |
Повышение эстетической привлекательности среды |
Социализация и общение на объектах ЗИ |
||
Экологическое просвещение |
||
Повышение функциональности среды |
||
6 |
Повышение биоразнообразия |
Обеспечение условий для обитания живых организмов |
Формирование единых систем зелёных насаждений |
Выводы.
- Комбинации технологий с различными эффектами позволяют создавать системы устойчивого водоотведения в городах и усиливать эффекты от экосистемных услуг, а выбор технологий будет зависеть от конкретных проблем, которые необходимо будет решить на объекте проектирования.
- Выделенные экосистемные услуги в будущем могут быть рассчитаны и стать критериями оценки территории.
- Морозова Г. Ю., Дебелая И. Д. Зеленая инфраструктура как фактор обеспечения устойчивого развития Хабаровска // Экономика региона. – 2018. – Т. 14, вып. 2. – С. 562-574.
- Ермохин А.А., Фролова В.А. Классификация технологий зелёной инфраструктуры и их использование для управления поверхностными стоками в урбанизированной среде // StudArctic forum. Вып. 4 (16), 2019.
- David C. R., and I. F. Bunster-Ossa. Green Infrastructure: A Landscape Approach. Report N 571 (American Planning Association, APA), 2013. pp: 162.
- Eisenberg B. and V. Polcher. Nature Based Solutions – Technical Handbook., 2019 pp: 112.
- Ермохин А.А., Фролова В.А. Фиторемедиация как способ очистки поверхностных сточных вод и водоёмов. Всероссийская студенческая конференция «Студенческая научная весна», посвященная 190-летию МГТУ им. Н. Э. Баумана»: сборник тезисов и докладов. – С. 438-440.
- Kennen K., Kirkwood N., 2015. Phyto: Principles and Resources for Site Remediation and Landscape Design. pp: 378.