english


faniMani


Zrównoważony rozwój miast - Czym oddychają miasta?
Spis treści
Zrównoważony rozwój miast
Miasto jako ekosystem
Fenomen urbanizacji
Planeta rozlewających się miast
Miasto z problemami czy problemy z miastem?
Czym oddychają miasta?
Zarządzanie zrównoważonym rozwojem miast
Wskaźniki, czyli rozwój pod kontrolą
W kierunku zrównoważonego rozwoju miast
Materiały źródłowe
Wszystkie strony

Czym oddychają miasta?

Badania klimatu miast przeprowadzone prowadzone w Europie od ponad 150 lat dowodzą, że miasta wywierają znaczący wpływ na klimat kontynentu. Skala tych zmian zależy od wielkości miasta, charakteru jego zabudowy i wielkości emitowanych zanieczyszczeń i odbija się na wszystkich zjawiskach atmosferycznych zachodzących w mieście i w jego otoczeniu. Zanieczyszczone miejskie powietrze ma wyższą temperaturę i mniejszą wilgotność niż na terenach poza miastem. Stąd w cenrach miast występuje zjawisko ?wyspy ciepła?, gdzie średnia temperatura powietrza w ciągu roku jest wyższa od temperatury przedmieść. Do powstania ?miejskiej wyspy ciepła? przyczynia się emisja ciepła powstającego podczas spalania paliw, strat ciepła powstających przy ogrzewaniu mieszkań, zakładów i budynków użyteczności publicznej itp. w sezonie zimowym oraz przy pracy urządzeń klimatyzacyjnych. Zjawisko to jest wyraźnie odczuwalne na terenach pokrytych sztuczną nawierzchnią (asfaltem, betonem, kostką itp.) z małym udziałem zieleni. Szacuje się, że różnice temperatur między centralnymi terenami miasta a jego peryferiami ? przy bezwietrznej pogodzie, mogą wynosić nawet kilkanaście stopni, np.: w Chicago ? 13oC, w Nowym Jorku 14oC, w Warszawie ok. 8oC. Różnica temperatur między centralną częścią miasta a terenami podmiejskimi powoduje powstawanie lokalnej cyrkulacji o charakterze bryzy, czyli napływem powietrza z terenów otaczających w ciągu dnia. Roczne amplitudy temperatury powietrza w mieście są niższe, co objawia się wyraźnym przegrzaniem miast w lecie i wyższymi temperaturami zimą w stosunku do terenów poza miastem.

Charakterystyczną cechą klimatu dużych miast jest mniejszy (niż w terenach pozamiejskich) dopływ promieniowania słonecznego, które pochłaniane jest przez zanieczyszczenia powietrza (tzw. aerozol miejski). W centrum Warszawy usłonecznienie jest niższe średnio o 160 godzin (czyli o 10% sumy rocznej) niż w obrębie dzielnic peryferyjnych. Zjawisko to obserwowane jest w ciągu całego roku, przy czym skrócenie czasu usłonecznienia w mieście jest największe w grudniu i styczniu (o około 14%), a najmniejsze w miesiącach od kwietnia do czerwca i we wrześniu (o 2-4%).

Zabudowa miejska bardzo mocno modyfikuje siłę i kierunek wiatrów. Zwarta zabudowa osłabia siłę wiatru (tzw. efekt kurtynowy). Jednak między pierzejami wysokich budynków powstaje tzw. zjawisko tunelowe, zwiększające dynamikę wiatru.

Duża ilość zanieczyszczeń powietrza nad miastem powoduje tzw. efekt szklarniowy. Cząstki zanieczyszczeń stają się jądrami kondensacji pary wodnej, co sprzyja częstemu występowaniu mgieł, zachmurzenia i opadów o charakterze lokalnym. Mimo to na terenach miast obserwuje się duży niedobór wilgotności, wynikający z zakłócenia normalnego obiegu wody w ekosystemie ? zmniejszonej retencji, zwiększonego spływu powierzchniowego z terenów pokrytych sztucznymi nieprzepuszczalnymi nawierzchniami i zwiększonym parowaniem. Bardziej łagodny klimat miasta ? zwłaszcza zimą, staje się pułapką dla dzikich ptaków, które rezygnują z sezonowych wędrówek do ciepłych krajów i zdają się na łaskę mieszkańców miast.

miasta_foto5_640x480

Fot. 5. Oczekujące na posiłek stado łabędzi niemych, kaczek krzyżówek i innych ptaków,
które zwykle odlatują jesienią z Warszawy.

Występowanie w atmosferze miast dużej koncentracji zanieczyszczeń gazowych, pyłów i aerozoli, odbija się na zdro-wiu lub samopoczuciu ludzi, ma niekorzystny wpływ na inne żywe organizmy oraz na obiekty budowlane (np. korozja).

Najbardziej szkodliwe zanieczyszczenia powietrza zawarte są w spalinach samochodowych, ponieważ bezustannie rozprzestrzeniają się w dużych stężeniach na niewielkich wysokościach wzdłuż ciągów komunikacyjnych, a mieszkańcy miast są narażeni na kontakt z nimi niemal wszędzie.

W krajach OECD pojazdy samochodowe są największym źródłem skażenia środowiska, obciążając go ponad 15 tysiącami związków chemicznych. Udział środków transportu drogowego w ogólnej emisji szkodliwych substancji wynosi:

  • 63% tlenków azotu;
  • 50% substancji chemicznych pochodzenia organicznego;
  • 80% tlenku węgla;
  • 10-25% pyłów zawieszonych w powietrzu;
  • 6,5% dwutlenku siarki.

Pomiary wykonane w tunelach, na wielopoziomowych parkingach samochodowych, w okolicach stacji benzynowych wykazały, że stężenie zanieczyszczeń w tych miejscach jest od 4 do 40 razy wyższe niż średnia dla całego obszaru miejskiego. Badania przeprowadzone w Londynie mówią, że stężenie niektórych zanieczyszczeń jest kilkakrotnie wyższe wewnątrz samochodu niż stężenie na zewnątrz. Dlatego też kierowca samochodu po przejechaniu samochodem kilku kilometrów po mieście ma dużo wyższe stężenie tlenku węgla we krwi niż rowerzysta, który pokonał ten sam odcinek.

Autobus, który emituje niewiele większą ilość spalin niż samochód osobowy, przewozi tyle osób ile 70 samochodów w mieście i 30 samochodów poza miastem. Dlatego transport zbiorowy jest znacznie mniej uciążliwy dla środowiska niż transport indywidualny. W niektórych miastach europejskich (Haga, Amsterdam, Kopenhaga) nawet 40% mieszkań-ców korzysta z roweru jako podstawowego środka transportu. Obliczono, że większość przejazdów samochodem na terenie miast, odbywa się na odcinku do 5 km. Czas pokonania tej odległości wynosi czasem 40 ?50 min. Samochód - zamiast jechać, stoi w korku z niewyłączonym silnikiem emitując do atmosfery toksyczne substancje.

Wielkość emisji podstawowych zanieczyszczeń powietrza pochodzących z transportu drogowego w Polsce w 2003 roku

Rodzaj zanieczyszczeń Emisja w tonach
Dwutlenek węgla 28989
Metan 4,2
Podtlenek azotu 1,94
Tlenek węgla 609,3
Lotne związki organiczne 111,1
Tlenki azotu 234,5
Cząstki stałe 14,94
Dwutlenek siarki 2,52
Ołów 0,021

Wiadomo, że większość emitowanych przez pojazdy gazów i pyłów koncentruje się wzdłuż ruchliwych tras i ulic. Wyniki badań udowodniły, że poziom zanieczyszczeń zawartych w glebach spada stopniowo wraz z odległością od drogi, ale gleby zawierają znaczne poziomy szkodliwych substancji nawet w odległości 500 metrów od drogi. Część zanieczyszczeń przechwytywana jest przez zieleń rosnącą wzdłuż ruchliwych ulic, dlatego tak ważne są pasy zieleni rosnące wzdłuż pasów drogowych, działające jak filtr.

Mieszkańcy dużych miast zagrożeni są występowaniem smogu. Może on powstać w pochmurne, zimowe poranki, a także w upalne, letnie popołudnia. W unoszących się w powietrzu zanieczyszczeniach zachodzą skomplikowane reakcje chemiczne, w wyniku których powstaje to niebezpieczne zjawisko - oznaczające dym i mgłę.

miasta_foto6_640x480

Fot. 6. Codzienny popołudniowy toksyczny korek w Alei Armii Krajowej w Warszawie.

Po raz pierwszy smog pojawił się w latach 50. XX wieku w Londynie. Rozwinął się w typowej dla Londynu aurze - w pochmurne, mgliste, bezwietrzne dni, czyli w warunkach sprzyjających koncentrowaniu się dwutlenku siarki i pyłów. Dwutlenek siarki w wyniku szeregu reakcji chemicznych z występującą w powietrzu parą wodną tworzy kwas siarkowy, stąd inna nazwa tego smogu londyńskiego - smog kwaśny. W 1952 roku stężenie zanieczyszczeń było tak duże, że z powodu smogu w ciągu tygodnia na obszarze miasta zmarło ok. 4000 osób, przede wszystkim ludzi starszych, cierpiących na choroby serca i płuc. Władze Wielkiej Brytanii szybko przystąpiły do zmiany systemów grzewczych w centrach wielkich miast polegające na zastąpieniu kotłowni i pieców opalanych węglem oraz kominków przez ogrzewanie gazowe oraz podłączanie całych dzielnic do sieci centralnych.

W upalne, słoneczne, bezwietrzne letnie dni ulicami dużych miast poruszają się sznury samochodów. Spaliny zawierające tlenki azotu i węglowodory, pod wpływem promieni słonecznych podlegają reakcjom chemicznym, w wyniku których powstają tzw. zanieczyszczenia wtórne: ozon oraz skomplikowane związki organiczne. Mieszanina tych wtórnych zanieczyszczeń powietrza nosi nazwę smogu kalifornijskiego lub smogu typu Los Angeles - od miejsca, gdzie po raz pierwszy został zaobserwowany. Inna nazwa to smog fotochemiczny, gdyż tworzy się w wyniku reakcji fotochemicznych. Tego rodzaju smog pojawia się także w polskich miastach wskutek wzrastającego natężenia ruchu samochodów. Stwierdzono, że działa on drażniąco na błony śluzowe w gardle, a także na oczy. Co gorsza, podejrzewany jest również o działanie rakotwórcze. Odpowiedzialność za to ponoszą toksyczne składniki, m.in. azotan nadtlenoacetylowy (PAN). Smog kalifornijski szkodzi nie tylko ludziom, niszczy również zieleń w miastach oraz przyczynia się do korozji różnych materiałów, m.in. gumy, konstrukcji metalowych, elewacji budynków, a nawet tekstyliów. W 2008 roku, tuż przed letnią olimpiadą całe wschodnie Chiny kolejny raz pogrążyły się w trującym smogu, który widoczny był nawet z orbity ziemskiej. Chmura zanieczyszczeń okryła Pekin. W związku ze smogiem władze stolicy Chin ogłosiły alarm, zakazały uczniom ćwiczeń sportowych na otwartej przestrzeni, a także ograniczyły możliwość poruszania się samochodami po mieście. Zjawisko smogu występuje w chińskich miastach regularnie od wielu lat. Szacuje się, że każdego roku smog zabija w południowych Chinach ok. 10 tys. osób.

Skutecznym antidotum na niekorzystne dla mieszkańców cechy miejskiego klimatu, na zanieczyszczenie powietrza i hałas, jest roślinność ? nazywana zielenią miejską. Tereny zieleni służące mieszkańcom do wypoczynku i do uprawiania sportów, towarzyszyła siedliskom ludzkim od najdawniejszych czasów. W zależności od panującej formy ustrojowej były to obszary zamknięte, przeznaczone dla wybranego, wąskiego grona ludzi lub dostępne dla szerokiego kręgu mieszkańców. Jednak, bez względu na te uwarunkowania były one zawsze integralną częścią planu miasta, a od chwili rozwinięcia się sztuki świadomego kształtowania przestrzeni miejskiej tereny te były traktowane z należytym szacunkiem i niejednokrotnie świadczyły o zamożności czy potędze miasta.

Obecnie, gdy część miast tworzy rozległe i bardzo zaludnione aglomeracje, problematyka ta zyskała na świecie jeszcze większe znaczenie. Świadczy o tym fakt, że współczesne kierunki nauki zajmujące się rozwojem i funkcjonowaniem miast, przyrównują je do naturalnych ekosystemów, traktując je jako ekosystem miejski. Takie spojrzenie pozwala uzmysłowić sobie, że stworzone i wciąż rozbudowywane miejsca codziennej egzystencji wielomilionowej populacji, składają się z różnych struktur, pomiędzy którymi powinna być zachowana właściwa zależność i korelacja. Idąc tym tropem, określenie ?właściwa? należałoby interpretować jako równowagę umożliwiającą niezachwiany obieg materii i energii, a tym samym zdolność do stałego odnawiania się ekosystemu. W przypadku miasta jest to oczywiście założenie utopijne, ale tak przyjęty kierunek myślenia pozwala na traktowanie szeroko rozumianych terenów zieleni jako znaczącego elementu w strukturze ekosystemu miasta. Elementu, który spełnia następujące funkcje:

  • ekologiczną - indykator jakości środowiska, siedlisko żywych zasobów przyrody;
  • klimatyczną - podnoszenie wilgotności powietrza, wpływ na temperaturę powietrza, stymulacja ruchów powietrza, redukcja CO2;
  • ochronną - pochłanianie części zanieczyszczeń powietrza, absorpcja kurzu i pyłów, retencja wody, tłumienie hałasu, izolacja przestrzenna;
  • estetyczną - wzbogacenie krajobrazu poprzez formę i kolorystykę zieleni;
  • rekreacyjną - zapewnienie miejsca i stworzenie warunków do wypoczynku.

Według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) powierzchnia terenów zieleni przypadająca na jednego mieszkańca aglomeracji powinna wynosić 50 m2.

W miastach mamy do czynienia z naruszeniem równowagi składu chemicznego atmosfery, charakteryzującym się dużym niedoborem tlenu i nadmiarem innych sztucznych substancji gazowych, pyłowych i ciekłych oraz bakterii, grzybów i innych mikroorganizmów.

Wieloletnie badania nad wpływem zieleni na jakość życia w mieście wykazały, że odgrywa ona decydującą i pozytywną rolę w kształtowaniu warunków aerosanitarnych i klimatycznych, m.in. poprzez redukcję poziomu CO2 i uwalnianie tlenu w procesie fotosyntezy, łagodzenie cech klimatu lokalnego (obniżanie temperatury powietrza i jej amplitudy dobowej, podwyższanie wilgotności powietrza, redukcję prędkości i modyfikację kierunku wiatru oraz modyfikację cyrkulacji powietrza), poprawę jakości powietrza (oczyszczanie atmosfery z zanieczyszczeń pyłowych i gazowych, tłumienie hałasu, wydzielanie fitoncydów, jonizację powietrza). Jako ilustracja istotnego wpływu roślinności na skład atmosfery wykorzystywany jest przykład Krakowa, gdzie roczny pobór tlenu na potrzeby komunalne jest ok. 150 razy większy niż produkcja tlenu przez zieleń miejską. W warstwie o wysokości 1,5 m nad powierzchnią gruntu istnieje stały deficyt tlenu wynoszący ponad 2% (zawartość tlenu w tej warstwie wynosi 18,9%). Do zmniejszenia niedoboru tlenu w strefie przygruntowej ? z której najczęściej korzysta człowiek, może przyczynić się zwiększenie powierzchni terenów zieleni o wielowarstwowej strukturze.

O pozytywnym wpływie terenów zieleni o dużym udziale drzew na warunki klimatu lokalnego świadczą wyniki przeprowadzonych badań, z których wynika, że zieleń miejska:

  • obniża maksymalną temperaturę powietrza o 10 - 25%, a temperaturę średnią dobową o 7 ? 20% (w zależności od powierzchni parku) i podnosi temperaturę minimalna o 5 ? 15 % - podobnie jak zieleń niska;
  • magazynuje duże ilości wody, a wilgotność względna jest tam wyższa o 3 ? 8% (w porze zimowej) i o 5 ? 20% (w sezonie letnim) niż na terenach zabudowanych ? zwiększa maksymalną wilgotność względną o 10 ? 30%, a minimalną o 30%, w porównaniu z terenami zabudowanymi.

Największe różnice termiczne między terenem zieleni a terenami zabudowanymi występują w godzinach wieczornych i nocnych, co stymuluje lokalną cyrkulację powietrza pomiędzy zabudową a zielenią. Zieleń ma więc korzystny wpływ na warunki przewietrzania i wymiany powietrza w mieście, poprzez regulację przepływu powietrza. Przy dużej sile wiatru wielopoziomowa zieleń, tworząca przegrody o zwiększonej szorstkości, znacząco hamuje prędkość wiatru w warstwie przyziemnej. Poza tym roślinność w pasach przydrożnych tłumi fale akustyczne powodując ich ugięcie oraz pochłanianie.

miasta_foto7_640x480

Fot. 7. Park Praski ? naturalny ekran tłumiący hałas i filtr
pochłaniający zanieczyszczenia powietrza z okolicznych ruchliwych ulic.

Zdolność tłumienia hałasu wzrasta ze wzrostem powierzchni liści, z gęstością i piętrowością zieleni (drzewa i krzewy w pasach 7-8 m zmniejszają hałas o 10 ? 13 Db, a dobrze rozwinięte drzewa w pasie o szer. 40 m tłumią dźwięk o 17 ? 23 Db, zaś powierzchnie z przewagą traw i bylin obniżają dźwięk o 6 ? 8 Db ? w porównaniu z gruntem bez roślinności). Beton, asfalt, kamienne płyty i kostka w pobliżu źródła hałasu potęgują zjawiska akustyczne.

Zieleń ma niezastąpione właściwości regeneracji powietrza, gdyż pochłania większość zanieczyszczeń gazowych i pyłów. Jedno dorosłe drzewo liściaste jest zdolne ? w zależności od gatunku, wchłonąć w ciągu jednego okresu wegetacyjnego 130 ? 150 kg substancji toksycznych pochodzących ze spalania paliw, a przepływ powietrza przez pas zieleni o szerokości 500 m trzykrotnie zmniejsza poziom SO2, a tlenków azotu o ok. 75%. Wielopiętrowa zieleń o znacznej zwartości zmniejsza trzykrotnie stężenie pyłów zawieszonych w powietrzu, a niska zieleń okrywowa i trawiasta spełnia rolę filtra zapobiegając uciążliwemu wtórnemu pyleniu ? np. przy drogach.

Bilans tlenu w mieście może poprawić dopływ czystego powietrza z zewnątrz. Jest to możliwe, gdy w otoczeniu miasta znajdują się kompleksy leśne, tereny rolnicze lub akweny wodne. Dlatego tak ważne jest zachowanie płuc miasta ? parków, zieleńców, ogrodów, lasów, zieleni przy ulicach i korytarzy wymiany powietrza (niezabudowanych pasów łączących tereny zabudowy miejskiej z terenami otwartymi poza miastem), tworzących w mieście układ szkieletowy. Niestety, często nie rozumieją tego decydenci, urbaniści, architekci i inwestorzy, dla których zieleń w mieście i tereny służące przewietrzaniu i regeneracji powietrza to marnotrawstwo przestrzeni.

miasta_foto8_640x480

Fot. 8. Rozległe planty otaczające Chełmno są historycznym, nienaruszalnym elementem struktury funkcjonalno-przestrzennej
i ?zielonym pierścieniem? wokół miasta.



Poprawiony: 19 października 2010
 
© Zabi