Эпоха агломераций. Глобальный перенос вещества. 

Урбанизация Земли в течении нескольких тысячелетий, это строительство и существование городов понимаемых, как защищённое, укреплённое поселение и только последние 200-250 лет – это незащищённые глобальные скопления людей. Города органично вписывались в естественный ландшафт, будучи центрами ремёсел обеспечивающих сельских жителей. Объём переносимого вещества жителями городов, в том числе отходов, перерабатывался вмещающей биотой. Сохранялось глобальное равновесие между окружающей природной средой и городскими поселениями. Локальные катастрофы известны, но, как исключение. Наши знания о древних протополисах, с развитием археологической науки постоянно усложняются и меняют картину минувшего мира. Так на Южном Урале и в Северном Казахстане изучено более двадцати арийских поселений XX - XVII веков до н.э. Это «Страна городов»: Аркаим, Синташты и другие. 


Рисунок 1. Палеореконструкция Аркаима. Челябинский государственный историко-культурный заповедник «Аркаим». 


Городища расположены друг от друга на расстоянии 25-30 км. Поселения круглой или овальной формы, на площади около двух гектаров. Типовая застройка. В каждом таком городище жило до двух тысяч человек, защищённых надёжным валом с каменной облицовкой и рвом. Жили люди в домах из сырцового кирпича, зная и применяя водопровод и канализацию. Такого рода поселения не отличаются от замков феодальной Европы, и эта урбанистическая конструкция, органично вписанная во вмещающий природный ландшафт, сохранялась в неизменном виде 4-5 тысячелетий, до начала промышленной революции. С началом промышленной революции люди массово переселяются в города, формируя новые и новые урбанизированные ландшафты. 

В Европе с 1880 по 1914 годы 60 млн. человек переселилось из деревень в города. Заметим, что население Европы на 1880 г. составляло 200 млн. человек, а в 1900 г. 400 млн. человек. При этом отмечу, что из-за перенаселения Европы в Америку, Австралию и другие колониальные территории эмигрировало свыше 70 млн. человек. 

Масштабы демографического взрыва в Российской Империи времён Николая II впечатляют не меньше: 

  • 1897 г. - 129 миллионов чел.; 

  • 1907 г. - 148 миллионов чел.; 

  • 1913 г. - 171 миллионов чел. 

Сегодня таким приростом похвастаться не могут и быстрорастущие развивающие страны. При этом не было никаких процессов внешней миграции. Переселенческий потенциал Российской империи направлялся на освоение собственных территорий, до этого считавшихся непригодными для жизни «цивилизованного» человека. Классический пример - Минусинская котловина с морозами до – 51С, где стараниями декабриста С.Г. Краснокутского в 1829 году выращен устойчивый к морозам сорт вишни, что послужило началом сибирского садоводства. В результате в Минусинской котловине растут и плодоносят фруктовые и ягодные культуры, включая арбузы в открытом грунте. Та же картина и в других сибирских губерниях. 

 


Рисунок 2. Арбузы, виноград и яблони, растущие в Минусинской котловине. 


Урбанизация в полной мере коснулась и России. Что бы быть точным, приведу формулу городского поселения России - городом считается населенный пункт с числом жителей свыше 12 тыс. человек и с долей занятых вне сельского хозяйства - не менее 85% трудоспособных жителей. 


Рисунок 3. «Прирост населения за последние 100 лет на территории занимаемой в настоящее время европейскими государствами и Соединёнными Штатами Америки», издательство товарищества А.Ф. Маркса, Санкт-Петербург, 1900 г. 


Развитие городов русских шло по двум сценариям. Первый – города-крепости, города – узлы обороны страны от европейских и степных нашествий. Города-крепости стержневая сила в становлении нашей страны, жемчужины культуры, известные миру под брендом «Золотое Кольцо России», «Серебряное кольцо России»: Великий Новгород, Псков, Великий Устюг, Ярославль, Звенигород и др. Кроме того - Нижний Новгород, Казань, Астрахань, Оренбургский крепостной вал, Томск. Красноярск, Петропавловск-Камчатский, Владивосток и др. Великолепны и всегда узнаваемы русские города-столицы: златоглавая Москва и сиятельный Санкт-Петербург. Дальние границы Российской Империи традиционно укреплялись городами. Генералом Алексеем Петровичем Ермоловым построен г. Грозный, ставший единственным индустриальным центром Чеченской республики, построен г. Верный, впоследствии Алма-Ата, первый город Казахстана. Пустынные скотоводческие территории благодаря Российской Империи превратились в урбанистические центры. 


Рисунок 4. Генерал Алексей Петрович Ермолов (1777-1861). Захаров П.З. Портрет А.П. Ермолова. 1843. Русский музей [1]. 


К 1897 г. в Российской Империи было относительно мало крупных, в нашем понимании, городов, т.е. с более чем 50 тыс. жителей. Всего 16, включая Киев, Одессу, Варшаву, Ригу, Таллин, Хельсинки и Минск. Городское население России до середины XIX в. составляло максимум 10-12%. Административная реформа 1775-1785 г. выстроила и упорядочила городскую структуру страны, определив административные центры различного уровня и наделив их чётко сформулированными функциями губернских и уездных городов на всей территории страны. Это оказалось чрезвычайно своевременным действием, заложившим основы развития городского хозяйства России, т. к. следующая часть городского развития, как и в США, связана с развитием железных дорог. Открытие вокзала означало превращение города в транспортный узел, со всеми вытекающими последствиями – доступность перевозок по всему миру, концентрация ремёсел и промышленности и т.д. 

Дополнительным стимулирующим обстоятельством, как и в Австро-Венгерской Империи, явилась отмена крепостного права. Бывшие крепостные крестьяне с учётом нехватки земельных наделов устремились, как новая рабочая сила, в индустриально-промышленные центры. Старт глобальной индустриализации России шёл в полном соответствии с Европейской и Северо-Американской логикой урбанизации, что показывает единство природы этих процессов. Рост агломераций, урбанизация территорий - фактор и естественная среда, формирующая философию потребления. Урбанистическая конструкция, органично вписанная во вмещающий природный ландшафт, сохранялась в неизменном виде 4-5 тысячелетий, до начала промышленной революции. С началом промышленной революции люди массово переселяются в города, формируя новые и новые урбанизированные ландшафты. 

С середины ХХ века урбанизация охватила весь мир. В 2011 году германским фондом «Население мира» был выполнен прогноз: к 2030 году число горожан вырастет до 4 млрд. человек. Сегодня видим, что эта прогнозная цифра достигнута в 2017 году. Количество горожан - 3,88 млрд., что больше половины жителей Земли. Число жителей Земли 1 января 2017 года 7,47 млрд. человек. 


Рисунок 5. Московская агломерация. Ядро. 


Рисунок 6. Москва-сити. Клон североамериканских и индокитайских урбанизированных территорий. 


К 2003 году урбанизированные территории занимали 4 млн. км квадратных , т.е. 3% площади планеты. С учётом современных требований к градостроительству возможно строительство городов на площади в 28,1 млн. км2, что в семь раз превышает сегодняшние потребности. Однако, эта оценка выполнена, исходя из принципов экономической географии, учитывающей строительство всей инфраструктуры, совпадения баланса производства и потребления, оптимизации концентрации и роста производства продукции и услуг. Это идеальная схема развития городской среды. За рамками моделей урбанистического развития остаются реальные объёмы сброса загрязняющих веществ, образующихся в крайне концентрированных количествах на городских территориях и потребляемых минеральных ресурсов. Как и прогнозировал В.И. Вернадский, человек стал глобальным техногенным фактором, «крупнейшей геологической силой». Современные наблюдения подтверждают этот вывод - искусственные, техногенные геологические образования занимают 55% поверхности суши Земли и в отдельных случаях проникают и на глубину до 12,2 километров, Кольская сверхглубокая скважина. В качестве примера - богатейший в мире карьер по добыче алмазов – Джваненг, Ботсвана добывает 15,6 миллионов карат алмазов за год или 3,12 тонны. В среднем на одну тонну извлечённой породы приходится полтора карата драгоценных камней. Для добычи 3,12 тонн алмазов добывают с глубины 250-300 метров и просеивают 10,4 миллионов тонн горной породы. 


Рисунок 7. Алмазодобывающий карьер мира Джваненг, Ботсвана. Фотография лётчика-космонавта Сергея Николаевича Рязанского, 27.09.2017. 


Этот, казалось бы, взлёт человеческой мысли и деятельности приводит к обратным результатам. Столь интенсивная и во многом хаотичная урбанизация территорий подрывает биологическую основу нашего существования. Урбанизация - фактор и естественная среда, формирующая философию потребления. С точки зрения науки, глобальная урбанизация - слабоизученный процесс, где тесно связаны биологические принципы существования людей, экономические, социальные факторы и многое другое. 



Рисунок 8. Урбанизированные территории генерируют 86% всего мирового загрязнения атмосферы 



Рисунок 9. Хаотичная урбанизация территорий обитания человека подрывает биологическую основу нашего существования 


Оценим объём переносимых веществ основных городских агломераций. Будем исходить из численности, как жителей Земли, так и численности городских жителей. Численность населения Земли на 01.01.2017. составляет 7 473 690 000 человек. Численность городского жителей по объективным статистическим данным на 01.01.2015 г. составила 3 880 128 000 человек. 


Рисунок 10. Динамика доли городского населения по основным регионам мира. 



Рисунок 11. Крупнейшие города мира по численности населения, на 01.08.2016. 



Рисунок 12. Крупнейшие города России по численности населения, на 01.01.2017. 



Рисунок 13. Плотности населения территории Российской Федерации. [2]. 


Распределение жителей по территории Земли – неравномерно. Иллюстрация этой неравномерности – распределение по плотности населения территории Российской Федерации. Исходя из доклада ООН и ряда других прогнозов, численность городских жителей будет устойчиво расти, как минимум, вплоть до 2040 г. Таким образом больше и больше людей будут потреблять природные ресурсы исходя из нормативов потребления для горожан. Наиболее значительны для городского потребления следующие виды веществ: водные ресурсы, ископаемое энергетическое сырьё, сырьё для строительных конструкций. Выполним оценку объёмов переноса, потребления и утилизации этих веществ. Оценка среднегодового потребления вещества жителями агломераций. 


Водопотребление. 

Формально, количество воды на планете Земля велико. Первую достоверную в XX веке оценку объема воды в мировом океане выполнили советские ученые Игорь Шикломанов и Алексей Соколов [3]. В работе, впервые опубликованной в августе 1983 года в трудах Гамбургской конференции, приведены подсчеты, где объем мирового океана на Земле составил 1,338 млрд км3. В 2010 г. исследователи из США используя данные наблюдения спутников увеличили эту оценку на 0,3%. [4]. 

Таким образом уточнённой достоверной цифрой является - 1,349 млрд км3. За весь период современной межледниковой эпохи – Голоцена, начавшегося 11,7 тыс. лет назад и продолжающегося по сию пору, запасы пресных природных вод на планете не изменились. Однако потребление воды человеческим сообществом изменилось. По исследованиям Российского государственного гидрометеорологического университета человечество может использовать для своих нужд около 46-47 млн. км3 пресной воды ежегодно, исходя из расчёта общего круговорота воды, в той части, что приходится на речной сток. Учтём также, что более половины русловых пресных вод стекает в океан и смешивается там с соленой водой, то есть выпадает из нашего возможного водопотребления. Ресурсы и запасы пресных природных вод, оценка потребления – важнейшая информация для дальнейших выводов. 

Остановимся на вопросе подробно. Общие доступные для человечества ресурсы воды на Земле оцениваются в 1,4 млрд. км3. Из них только 35 млн. км3 составляет пресная вода, что составляет 2,5% доступных источников воды [5]. Однако, вследствие структуры нахождения ресурсов пресной воды в природе, и это недостижимый идеал. 

  • Структура мировых ресурсов пресной воды, такова: 

  • Снежные и ледниковые покровы (Арктика, Антарктика, Гренландия) – 69%; 

  • Грунтовые и подземные воды доступные для добычи – 30%;

 

Реки, озёра, водохранилища – 0,5% Известно, что вода – это возобновляемый ресурс. Не менее, 65-70% выпавших атмосферных осадков возвращается в атмосферу и выпадает вновь. Оценочные цифры по ежегодному восполнению грунтовых и подземных вод доступных для добычи - 2100 – 2500 км3. 

Но и с восполнением так же не так оптимистично. Из выпадающих на Землю осадков приходится на: 

  • океаническая и морская поверхность – 79%; 

  • поверхность суши – 19%; 

  • реки, озёра, водохранилища – 0,5%.

 

Если оценивать регионы планеты по запасам водных ресурсов, исходя из величин мирового водостока [6]: 

  • Латинская Америка – 30-32%; 

  • Азия – 25%; 

  • Страны Организации экономического сотрудничества и развития (OECD) - 20% 

  • Страны Африки к югу от Сахары и страны бывшего Советского Союза, по - 10% 

  • Страны Ближнего Востока и Северной Америки - по 1%. 

На 2015-2016 г. используется 25% доступных возобновляемых ресурсов пресной воды, но с учётом загрязненность источников - доля используемых водных ресурсов достигает 55% [7]. По оценкам ООН, если нынешнее среднедушевое потребление сохранится, то к 2050 г использование мировых запасов пресной воды только за счет роста населения достигнет 70%. 


Рисунок 14. За последние 80 лет общее потребление пресной воды возросло в 10 раз, при увеличении населения в 2,5 раза. 


Однако, прогноз ООН занижен, поскольку увеличивается не только потребление, исходя из численности жителей, но и среднедушевое потребление. По данным Росгидромета за последние 80 лет потребление пресной воды возросло в 10 раз, при увеличении числа людей в 2,5 раза. Объем воды на личное потребление зависит и от региона, и уровня жизни. В 2012 – 2016 гг. он составил от 20 до 500 л/сутки на одного человека и неуклонно растёт. Кроме того, значительный объём воды расходуется на обеспечение людей продуктами питания. В расчёте на одного человека, имеющего традиционный для индустриально развитых стран рацион, с учётом промышленного и сельскохозяйственного потребления ежедневно расходуется 2,5–3 тыс. м3 воды [8]. 

Оценивая объём водопотребления городского населения ограничимся только личным потреблением, исключив промышленное и сельскохозяйственное и примем значение 500 л/сутки на одного человека. Кроме того, в канализационных стоках городов, усреднённо 0,5% твердого осадков в пересчете на сухое вещество. Исходя из норм водоотведения для сельских районов - 25 л на одного жителя в сутки [9], а для канализированных территорий, агломераций - 230—350 л/сут [10]. Усредняем – 300 л/сут на человека. Разница между потреблением городских и сельских жителей - порядковая. 


Потребление энергии. 

На состояние 2015-2017 г. использование отдельных видов топлива в производстве электроэнергии составляет [11]: 

  • Уголь – 40%; 

  • Природный газ – 22%; 

  • Нефть – 4%; 

  • Атомная энергия – 11%; 

  • Гидроэнергия – 17%; 

  • Возобновляемые виды энергии – 7%.

 


Рисунок 15. Обеспечение мирового энергопотребления (по В.Д. Наливкину и В.П. Якуцени) 



Рисунок 16. Способы добычи урана в процентном соотношении на 2005 г. 


Мировая добыча этих энергоресурсов: 

  • Мировая добыча нефти в 2015 – 2016 г. – 4,2 - 4,4 млрд т в год 

  • Мировая добыча угля в 2015 – 2016 г. – 7, 896 млрд т в год 

  • Мировая добыча урана в 2015 – 60 497 т 

На диаграмме (рис. 16) видим, что даже при использовании урана, для производства энергии, необходимо переместить огромный объём горной массы. При добыче этого крайне энергоэффективного полезного ископаемого – 0,15 – 0,5% урановой руды, в зависимости от различных факторов, обеспечивают экономическую рентабельность добычи. Таким образом 76% добываемой энергии связано с переносом твёрдого вещества. Потребление основных видов строительных материалов. 


Рисунок 17. Укрупнённая оценка мирового потребления основных строительных материалов - около 1 тонны на человека в год. 


Потребление основных видов строительных материалов (на душу населения в Российской Федерации [12]): 

  • Цемент – 510,5 кг/чел; 

  • Сборные ж/б конструкции – 0,2 куб. м/чел; 

  • Кирпич строительный – 95,2 шт. усл. кирпича/ чел; 

  • Стекло – 2 кв. м/ чел. 

Вес красного кирпича полнотелого одинарного составляет в среднем 3,45 кг (3,3-3,6 кг), пустотелого одинарного – 2,4 кг, масса одинарного облицовочного - 1,45 кг. Для наших расчётов мы приняли за вес усреднённого кирпича – 3 кг. Общее годовое потребление в расчёте на одного человека составляет – 0,286 тонны. 

Вес стекла, принят усреднённо, для самого распространённого в мире 4 мм стекла. Вес 1 м2 – 10 кг. Общее годовое потребление в расчёте на одного человека составляет – 0,02 тонны. Потребление основных видов строительных материалов за год: 

  • Цемент – 0,51 т на человека в год 

  • Сборные ж/б конструкции – 0,2 т на человека в год 

  • Кирпич строительный – 0,286 тонны на человека в год;

  • Стекло – 0,02 т на человека в год 

  • Всего: 1,01 т на человека в год


Выводы 

Потребление воды: Водопотребление: 0,5 тонн воды в сутки/человека Объём канализационных стоков: 0,3 тонн воды в сутки/человека Всего по воде: 0.8 тонн воды в сутки/человека или 292 тонны воды в год/человека 

Потребление энергии: Нефтяной эквивалент на душу населения 4,84 т/год на человека. 

Потребление основных видов строительных материалов за год: 

Цемент – 0,51 т на человека в год;

  • Сборные ж/б конструкции – 0,2 т на человека в год;

  • Кирпич строительный – 0,286 тонны на человека в год; 

  • Стекло – 0,02 т на человека в год.

Всего: 1,01 т на человека в год. 


Всего (тонн в год/человека): 

  • Потребление воды – 292,0 

  • Потребление энергии – 4,84 

  • Потребление основных видов строительных материалов – 1,01 

Всего: 297,85 т на человека в год. 



Список литературы 

1. http://virtualrm.spb.ru/ru/node/23625?o=4370 

2. http://joyreactor.cc/post/3209507 

3. Шикломанов, И. А. Исследование водных ресурсов суши: итоги, проблемы, перспективы / И. А. Шикломанов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1988. - 152 

4. Мэтью Шаррет Вудсхоул, Океанографический институт и Уолтер Смит, Национальная администрация по океану и атмосфере США 

5. Шикломанов, И.А. Исследование водных ресурсов суши: итоги, проблемы, перспективы / И.А. Шикломанов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1988. – 152; International Water Management Institute (IWMI), 2015 

6. По материалам Доклада ООН о состоянии водных ресурсов мира за 2015 год, «Водные ресурсы для устойчивого мира» 

7. http://geolexpert.ru/publications/68 8. International Water Management Institute, 2008 

9. СНиП П-Г.6—62 10. табл. 1 СНиП 2.04.02-84 

11. ИНЭИ РАН – Аналитический Центр при Правительстве РФ, 2016 

12. Прогноз долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2030 года, Минэкономразвития России


Количество показов: 594
Автор: 



Экологические ресурсы

Возврат к списку

Что бы оставить комментарий, необходима авторизация.