аспирант с 01.01.2024 по настоящее время
Санкт-Петербург, г. Санкт-Петербург и Ленинградская область, Россия
В работе проведен анализ формирования качества сточных вод с искусственных зеленых зон на урбанизированных территориях. Рассмотрены механизмы миграции загрязняющих веществ в этих системах. Для оценки качества сточных вод использовалась открытая информация, с учетом региональной специфики функционирования этих объектов и собственные экспериментальные исследования на модельной системе. Анализ научно-технической литературы показал, что при некоторой универсальности модели сложения этих объектов специфика формирования фильтрационных вод может существенно различаться. Состав воды зависит от климатических условий и целевой функции, конструктивных особенностей и состава вмещающих слоёв. Однако, в определенной климатической зоне с использованием единого алгоритма заложения слоев можно достигнуть универсальности формирования сточных вод для организации его повторного использования. Экспериментально установлено, что сточные воды спортивного поля являются слабозагрязненными при установившемся режиме фильтрации (среднестатистические значения БПК5 составляют 181±17,0 мгО2/дм3, ХПК – 385±54,0 мгО2/дм3), что укладывается в требования договора для сброса этой воды в городскую канализацию. Для прямых водопользователей таких систем необходима дополнительная очистка. В ходе аналитического обзора выявлена принципиальная технологическая аналогия конструкций спортивного поля и биологически активного слояполигона, формируемого на завершающей стадии его биологической рекультивации. Таким образом, модель (почвенный слой- мембрана – дренаж) можно использовать в качестве объекта исследования для отработки управляемого механизма формирования почвенных слоев для более сложных природоподобных систем. Полученные данные позволят прогнозировать характеристики основного стока при проектировании и эксплуатации искусственных зеленых зон. Практическая значимость работы заключается в расширении представлений по реализации природоподобного проектирования на урбанизированных территориях и при рекультивации лесных массивов после техносферного воздействия различного характера.
искусственные зеленые зоны, качество сточных вод, дренажные системы, экологический каркас, спортивная площадка, почвенно-растительный слой, геохимический барьер
Введение
Современные тенденции организации жизненного пространства для населения и реализация национальных проектов, таких как «Экология» [1] и «Комфортная среда обитания» [2], формируют новый подход к градостроительству в условиях интенсивной урбанизации. Эти проекты объединяет необходимость создания и регулирования искусственных зеленых зон для решения многих социально-экологических и экономических задач. К числу таких объектов относятся спортивные газоны, озелененные пространства, а также защитные экраны на объектах накопленного экологического ущерба. Все эти элементы объединяет общность инженерно-технологических подходов к их организации, базирующихся на принципах природообустройства и регулирования почвенно-растительного слоя, что соответствует современной зеленой инфраструктуре [3].
Инженерное развитие «зелёной» инфраструктуры городских агломераций порождает новую экологическую проблему – специфический сток с вновь организованных территорий. Качество и объём данного стока необходимо оценивать с учетом специфики сложения почвенных слоев. На
основе этой оценки принимается решение о его дальнейшем отведении в систему очистки либо использовании в целях регулирования водного режима урбанизированной территории. В настоящее время вопрос организации водосбора с искусственных зеленых территорий остается недостаточно проработанным. При этом для сложившихся территорий решение этой задачи достаточно сложное и требует капитальных затрат
с разделением выделенных потоков в самостоятельные сточные воды.
Современная застройка, в том числе уплотненная, и массовая организация новых пространств, как в промышленной зоне, так и жилой, требует нового подхода, что отмечается во многих научных работах [4-9]. Жесткие требованияк качеству поверхностных сточных вод заставляют разрабатывать новые технологические решения как к формированию самих зеленых зон, так и к организации системы сбора и использования локально очищенных вод.
Анализ действующей нормативной базы показывает, что существующие рекомендации ВОДГЕО ориентированы преимущественно на расчет объёмов и качества поверхностного ливневого стока с усредненных городских территорий. Они не учитывают специфику фильтрационных процессов, протекающих в многослойной конструкции, что ставит под сомнение релевантность их применения для современных урбанизированных объектов [10]. Это связано, в том числе, с применением разнородных искусственных грунтов, в составе которых могут присутствовать различные фракции отходов, включая отходылесопромышленного комплекса (ЛПК) [11,12], что может кардинально менять состав и свойства формирующихся почвенных и фильтрационных вод. Для каждого региона подбор составляющих системы может варьироваться, поэтому качество поверхностных и фильтрационных вод, собираемых с соответствующих территорий, претерпевает изменения.
Проблема регионального нормирования качества фильтрационных вод осложняется отсутствием единой методической базы для оценки миграции загрязняющих веществ в многослойных искусственных системах. Существующие подходы к нормированию ориентированы на традиционные почвенные разрезы и не учитывают специфику техногенных грунтов, характеризующихся иными фильтрационными свойствами и сорбционной емкостью [13,14]. Кроме того, при создании искусственных зеленых зон широко применяются материалы, содержащие органические и минеральные компоненты, способные к трансформации в процессе эксплуатации. Это приводит к тому, что качество фильтрационных вод может изменяться во времени.
Проектирование зеленых зон тесно связано с экологическим каркасом [15,16] территорий, обеспечивающим эколого-социальную и ресурсную стабильность природно-технической системы. Накопленный опыт этих объектов позволяет выдвигать принципиально новые подходы к системе эксплуатации зеленых каркасов современных агломераций. Особое значение это приобретает для объектов, которые потеряли промышленное значение и требуют рекультивации, в том числе с организацией новых зеленых площадок без дополнительного выноса загрязняющих веществ в результате предыдущей хозяйственной деятельности [17,18]. Такие объекты необходимо рассматривать как единую, многофункциональную инженерно-экологическую инфраструктуру, с выделенными потоками специфических сточных вод с этих преобразованных промышленных площадок. По сути, она является основой природно-урбанизированной надсистемой городской застройки [19,20], в том числе моногородов с градообразующими предприятиями к которым относится ЛПК и природных территорий с накопленным экологическим ущербом, включая системы организации полигонов ТКО на стадии рекультивации.
На основе научной литературы, касающейся проектирования зеленых зон в различных регионах [21-23], отмечается, что зеленая инфраструктура относится к стратегическому ресурсу, который является многофункциональным и управляемым ресурсным комплексом, ключевым фактором экологической безопасности и социально-экономической устойчивости, определяющим благополучие территории. Современные исследования в области природоподобных технологий подтверждают, что системы, основанные на использовании растительного покрова и почвенных слоев, эффективны при условии учета региональных особенностей и конструктивных параметров [24,25].
Накопленный опыт функционирования зеленых каркасов позволяет выдвигать гипотезу о том, что несмотря на различие в целевых функциях, существует принципиальная технологическая аналогия в устройстве искусственных зеленых зон. Данная аналогия обусловлена общностью инженерно-технологических подходов к формированию многослойного почвенно-растительного слоя и определяет сходство ступенчатого механизма формирования фильтрационных вод. Это позволяет рассматривать хорошо изученный объект (спортивное поле) в качестве аналитической модели для прогнозирования и управления качественными характеристиками стока на объектах накопленного экологического ущерба.
Целью данной работы является систематизация конструктивных особенностей искусственных зеленых зон и оценка механизма образования фильтрационных вод, которые необходимо отвести с этих территорий для определения возможного последующего целевого применения.
1. Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации (Минприроды России). Национальный проект «Экология». – URL: https://www.mnr.gov.ru/activity/np_ecology/ (дата обращения: 06.10.2025).
2. Федеральный проект «Формирование комфортной городской среды» // Проектная дирекция Минстроя России. – URL: https://pdminstroy.ru/federalniy-proekt-fkgs (дата обращения: 07.10.2025).
3. Гагарина Е.С. Зеленая инфраструктура и экосистемные услуги в устойчивом развитии городов // Architecture and Modern Information Technologies. – 2023. – № 1(62). – С. 228–247. – DOI:https://doi.org/10.24412/1998-4839-2023-1-228-247.
4. Гайнулова Д.В. Подходы к проектированию локальных очистных сооружений в условиях плотной застройки // Universum: технические науки. – 2025. – Т. 4. – № 133. – С. 37–40. – DOI:https://doi.org/10.32743/UniTech.2025.133.4.19641.
5. Halecki W., Stachura T., Fudała W. Redefining urban spaces in stormwater assessment through ecosystem management: A narrative review. Ambio. 2025; 54(9): 1450-1472. DOI:https://doi.org/10.1007/s13280-025-02156-2.
6. Коронкевич Н.И., Барабанова Е.А., Зайцева И.С., Мельник К.С. Оценка влияния урбанизации на годовой сток и качество вод в мире и на континентах // Известия РАН. Серия географическая. – 2022. – Т. 86. – № 3. – С. 470–480. – DOI:https://doi.org/10.31857/S2587556622030098.
7. Yadav S., Ambastha S., Pipil H. et al. Deciphering the Sustainable Stormwater Management Strategies for Urban Areas: a Review. Water Resources Management. 2025; 39: 2971-2991. DOI:https://doi.org/10.1007/s11269-025-04222-6.
8. Tota-Maharaj K., Rathnayake U., Karunanayake C., Cheddie D., Azamathulla H.M. Exploring granular filter media in sustainable drainage systems (SuDS) for stormwater pollutant adsorption: A pilot study. Chemical Engineering Research and Design. 2024; 210: 437-444. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cherd.2024.08.035.
9. Веницианов Е.В., Аджиенко Г.В., Возняк А.А., Чиганова М.А. Современные проблемы оценки и прогноза качества поверхностных вод на урбанизированных территориях // Водное хозяйство России. – 2018. – № 1. – С. 47–59.
10. Потокина М.В., Стрекалова Т.А., Веретнова Т.А., Степанов А.Г., Будник Е.В. Анализ использования отходов IV—V класса опасности и осадков сточных вод при рекультивации нарушенных земель // Проблемы региональной экологии. – 2025. – № 1. – С. 73–77. – DOI:https://doi.org/10.24412/1728-323X-2025-1-73-77.
11. Юрк В.М., Шашкова А.А., Снегирев В.А., Третьякова Н.А. Оценка возможности использования гидролизного лигнина для биологической рекультивации // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. – 2025. – Т. 33. – № 3. – С. 298–311. – DOI:https://doi.org/10.22363/2313-2310-2025-33-3-298-311.
12. Ковязин В.Ф., Пасько О.А., Борисова А.О., Нгуен Ч.А. Совершенствование метода инвентаризации земель рекреационных зон на примере парка Сосновка города Санкт-Петербург // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2025. – Т. 336. – № 4. – С. 169–178. – OI:https://doi.org/10.18799/24131830/2025/4/4935.
13. Essien A.E., Guo Y., Khafagy M. et al. Design and hydrologic performance estimation of highway filter drains using a novel analytical probabilistic model. Scientific Reports. 2024; 14: Art.6477. DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-024-56781-0.
14. Лебедева М.А. Экологический каркас региона: количественный и качественный аспекты // Вопросы территориального развития. – 2024. – Т. 12. – № 2. – С. 1–13. – DOI:https://doi.org/10.15838/tdi.2024.2.66.3.
15. Zhang L., Yu H., Zhong Q., Zhang G., Wang Z., Zhang Q. Ecological flow-driven multifunctionality: A Nature-based Solutions framework for urban ecological corridor planning in high-density cities. Ecological Indicators. 2025; 179: Art.114224. DOI:https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2025.114224.
16. Спирин П.П. Эколого-ориентированное планирование в градостроительстве: значение и перспективы применения // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. – 2025. – Т. 10. – № 9. – С. 47–61. – DOI:https://doi.org/10.34031/2071-7318-2025-9-9-47-61.
17. Дрегуло А.М. Идентификация объектов накопленного вреда окружающей среде на основе первичных индикативных признаков деградации подземного пространства // Географический вестник. – 2024. – № 3 (70). – С. 125–138. – DOI:https://doi.org/10.17072/2079-7877-2024-3-125-138.
18. Hou D., Al-Tabbaa A., O’Connor D. et al. Sustainable remediation and redevelopment of brownfield sites. Nature Reviews Earth & Environment. 2023; 4: 271-286. DOI:https://doi.org/10.1038/s43017-023-00404-1.
19. Лапушкин М.Ю. Рекультивация нарушенных земель как часть государственной экологической политики // Международный технико-экономический журнал. – 2020. – № 3. – С. 32–38. – DOI:https://doi.org/10.34286/1995-4646-2020-72-3-32-38.
20. Seidu S., Chan D.W.M., Taiwo R. Integrating green and grey infrastructure systems in dense urban regions: a synthesis of critical barriers and effective implementation guidelines. Clean Technologies and Environmental Policy. 2025; 27: 7555-7576. DOI:https://doi.org/10.1007/s10098-025-03309-3.
21. Егорова О.В., Нужина И.П., Каверзина Л.А., Никифорова В.А. Анализ и оценка уровня озеленения территории как фактора качества городской среды // Вестник Алтайской академии экономики и права. – 2024. – № 2. – С. 301–309. – URL: https://vaael.ru/ru/article/view?id=3289 (дата обращения: 15.02.2026).
22. Zhang J., Zhang P., Liu Y. et al. A strategy for green infrastructure network based on multifunctional synergy. Ecological Frontiers. 2025; 45(2): 483-496. DOI:https://doi.org/10.1016/j.ecofro.2024.11.013.
23. Дубино А.М. Зарубежный опыт включения водно-зеленого каркаса в градостроительную документацию // Architecture and Modern Information Technologies. – 2025. – № 3(72). – С. 275–292. – DOI:https://doi.org/10.24412/1998-4839-2025-3-275-292.
24. Batista G.S., Rocha E.G., Lacerda M.C., Barros Filho M.N.M., Calheiros C.S.C. Applications of floating treatment wetlands for remediation of rainwater and polluted waters: a systematic review and bibliometric analysis. Wetlands Ecology and Management. 2025; 33: Art.27, pp.26-49. DOI:https://doi.org/10.1007/s11273-025-10042-7.
25. Enzi V., Manso M., Aires A., Almalla R., Catalano C., et al. Implementing green roofs and walls: lessons from European experiences / Vierikko K., Orta-Ortiz M.S., Nieminen H., Vasilakopoulos P., Velasco Gomez D.M. (editors). Luxembourg: Publications Office of the European Union, 2026. 114 p. DOI:https://doi.org/10.2760/8059292.
26. Гвоздева О.В., Рассказова А.А., Цуриков И.М., Чуксин И.В. Информационное обеспечение паспортизации объектов городского хозяйства на территории г. Москвы // Московский экономический журнал. – 2025. – № 4. – С. 66–92. – DOI:https://doi.org/10.55186/2413046X_2025_10_4_95.
27. Тесленок С.А., Фролов А.С. Особенности создания карты зеленых насаждений города Ханты-Мансийска в среде GIS NextGIS // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. Серия «Науки о Земле». – 2024. – № 4. – С. 120–137. – DOI:https://doi.org/10.25587/2587-8751-2024-4-120-137.
28. Гашкина Н.А., Моисеенко Т.И., Дину М.И., Таций Ю.Г., Баранов Д.Ю. Биогеохимическая миграция элементов в системе атмосферные осадки – кроновые воды – почвенные воды – озеро в фоновом регионе (Валдайский национальный парк) // Геохимия. – 2020. – Т. 65. – № 7. – С. 693–710. – DOI:https://doi.org/10.31857/S0016752520050027.
29. Сабылина А.В., Ефремова Т.А., Икко О.И. Химический состав поверхностных сточных и речных вод, поступающих с территории города Петрозаводска в Онежское озеро // Известия Русского географического общества. – 2022. – Т. 154. – № 4. – С. 39–53. – DOI:https://doi.org/10.31857/S0869607122040073.
30. Минашкина А.В., Кондратенко С.В. Изменчивость химических показателей фильтрационных вод полигона твердых коммунальных отходов в пос. им. А. Космодемьянского Калининградской области // Гидрометеорология и экология. – 2021. – № 64. – С. 558–574. – DOI:https://doi.org/10.33933/2713-3001-2021-64-558-574.
31. Awino F.B., Garland G. Occurrence of emerging and persistent organic pollutants in dumpsite environments: A review. Environmental Challenges. 2025; 18: Art.101094. DOI:https://doi.org/10.1016/j.envc.2025.101094.
