graduate student from 01.01.2024 until now
Saint-Petersburg, St. Petersburg, Russian Federation
The work presents an analysis of the formation of wastewater quality from artificial green zones in urbanized territories. The mechanisms of migration of pollutants in these systems are considered. To assess the quality of wastewater, open information was used, taking into account the regional specifics of the functioning of these objects, and own experimental studies on a model system. An analysis of scientific and technical literature has shown that, with some universality of the model of composition of these objects, the specificity of the formation of filtration waters can differ significantly. The composition of water depends on climatic conditions and the target function, design features and the composition of the enclosing layers. However, in a certain climatic zone, using a single algorithm for laying layers, it is possible to achieve universality of the formation of wastewater for the organization of its reuse. It has been experimentally established that wastewater from a sports field is slightly polluted under steady-state filtration conditions (average statistical values of BOD₅ are 181±17.0 mg O₂/dm³, COD – 385±54.0 mg O₂/dm³), which meets the requirements of the contract for the discharge of this water into the city sewer. Direct water users of such systems require additional treatment. During the analytical review, a fundamental technological analogy was revealed between the structures of a sports field and the biologically active layer of a landfill, formed at the final stage of its biological reclamation. Thus, the model (soil layer – membrane – drainage) can be used as an object of study for developing a controlled mechanism for the formation of soil layers for more complex nature-like systems. The obtained data will make it possible to predict the characteristics of the main runoff during the design and operation of artificial green zones. The practical significance of the work lies in expanding the understanding of the implementation of nature-like design in urbanized territories and during the reclamation of forest areas after technogenic impacts of various nature.
artificial green zones, wastewater quality, drainage systems, ecological framework, sports field, soil and vegetation layer, geochemical barrier
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. Ministerstvo prirodnykh resursov i ekologii Rossiyskoy Federatsii (Minprirody Rossii). Natsional’nyy proekt «Ekologiya». [National Project «Ecology»]. (In Russ.). URL: https://www.mnr.gov.ru/activity/np_ecology/ (accessed: 06.10.2025).
2. Federal’nyy proekt «Formirovanie komfortnoy gorodskoy sredy». [Federal Project «Formation of a comfortable urban environment»]. Proektnaya direktsiya Minstroya Rossii. (In Russ.). URL: https://pdminstroy.ru/federalniy-proekt-fkgs (accessed: 07.10.2025).
3. Gagarina E.S. Zelenaya infrastruktura i ekosistemnye uslugi v ustoychivom razvitii gorodov. [Green infrastructure and ecosystem services in sustainable urban development]. Architecture and Modern Information Technologies. 2023;(1(62)):228-247. (In Russ.). DOI:https://doi.org/10.24412/1998-4839-2023-1-228-247.
4. Gaynulova D.V. Podkhody k proektirovaniyu lokal’nykh ochistnykh sooruzheniy v usloviyakh plotnoy zastroyki. [Approaches to the design of local treatment facilities in dense urban areas]. Universum: tekhnicheskie nauki = Universum: technical sciences. 2025;4(133):37-40. (In Russ.). 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. Koronkevich N.I., Barabanova E.A., Zaytseva I.S., Mel’nik K.S. Otsenka vliyaniya urbanizatsii na godovoy stok i kachestvo vod v mire i na kontinentakh. [Assessment of the impact of urbanization on annual runoff and water quality in the world and on continents]. Izvestiya RAN. Seriya geograficheskaya = Proceedings of the Russian Academy of Sciences. Geographical Series. 2022;86(3):470-480. (In Russ.). 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. Venitsianov E.V., Adzhienko G.V., Voznyak A.A., Chiganova M.A. Sovremennye problemy otsenki i prognoza kachestva poverkhnostnykh vod na urbanizirovannykh territoriyakh. [Modern problems of assessment and forecast of surface water quality in urbanized areas]. Vodnoe khozyaystvo Rossii = Water Sector of Russia. 2018;(1):47-59.
10. Potokina M.V., Strekalova T.A., Veretnova T.A., Stepanov A.G., Budnik E.V. Analiz ispol’zovaniya otkhodov IV—V klassa opasnosti i osadkov stochnykh vod pri rekul’tivatsii narushennykh zemel’. [Analysis of the use of hazard class IV—V waste and sewage sludge in the remediation of disturbed lands]. Problemy regional’noy ekologii = Problems of Regional Ecology. 2025;(1):73-77. (In Russ.). DOI:https://doi.org/10.24412/1728-323X-2025-1-73-77.
11. Yurk V.M., Shashkova A.A., Snegirev V.A., Tret’yakova N.A. Otsenka vozmozhnosti ispol’zovaniya gidroliznogo lignina dlya biologicheskoy rekul’tivatsii. [Assessment of the possibility of using hydrolytic lignin for biological remediation]. Vestnik Rossiyskogo universiteta druzhby narodov. Seriya: Ekologiya i bezopasnost’ zhiznedeyatel’nosti = Bulletin of Peoples’ Friendship University of Russia. Series: Ecology and Life Safety. 2025;33(3):298-311. (In Russ.). DOI:https://doi.org/10.22363/2313-2310-2025-33-3-298-311.
12. Kovyazin V.F., Pas’ko O.A., Borisova A.O., Nguen Ch.A. Sovershenstvovanie metoda inventarizatsii zemel’ rekreatsionnykh zon na primere parka Sosnovka goroda Sankt-Peterburg. [Improvement of the method of inventory of recreational land on the example of Sosnovka Park in St. Petersburg]. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov = Bulletin of Tomsk Polytechnic University. Geoengineering. 2025;336(4):169-178. (In Russ.). DOI: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. Lebedeva M.A. Ekologicheskiy karkas regiona: kolichestvennyy i kachestvennyy aspekty. [Ecological framework of the region: quantitative and qualitative aspects]. Voprosy territorial’nogo razvitiya = Issues of Territorial Development. 2024;12(2):1-13. (In Russ.). 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. Spirin P.P. Ekologo-orientirovannoe planirovanie v gradostroitel’stve: znachenie i perspektivy primeneniya. [Ecologically-oriented planning in urban planning: significance and application prospects]. Vestnik BGTU im. V.G. Shukhova = Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2025;10(9):47-61. (In Russ.). DOI:https://doi.org/10.34031/2071-7318-2025-9-9-47-61.
17. Dregulo A.M. Identifikatsiya ob”ektov nakoplennogo vreda okruzhayushchey srede na osnove pervichnykh indikativnykh priznakov degradatsii podzemnogo prostranstva. [Identification of objects of accumulated environmental damage based on primary indicative signs of underground space degradation]. Geograficheskiy vestnik = Geographical Bulletin. 2024;(3(70)):125-138. (In Russ.). 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. Lapushkin M.Yu. Rekul’tivatsiya narushennykh zemel’ kak chast’ gosudarstvennoy ekologicheskoy politiki. [Remediation of disturbed lands as part of the state environmental policy]. Mezhdunarodnyy tekhniko-ekonomicheskiy zhurnal = International Technical and Economic Journal. 2020;(3):32-38. (In Russ.). 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. Egorova O.V., Nuzhina I.P., Kaverzina L.A., Nikiforova V.A. Analiz i otsenka urovnya ozeleneniya territorii kak faktora kachestva gorodskoy sredy. [Analysis and assessment of the level of landscaping as a factor of urban environment quality]. Vestnik Altayskoy akademii ekonomiki i prava = Bulletin of the Altai Academy of Economics and Law. 2024;(2):301-309. (In Russ.). URL: https://vaael.ru/ru/article/view?id=3289 (accessed: 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. Dubino A.M. Zarubezhnyy opyt vklyucheniya vodno-zelenogo karkasa v gradostroitel’nuyu dokumentatsiyu. [Foreign experience of incorporating the water-green framework into urban planning documentation]. Architecture and Modern Information Technologies. 2025;(3(72)):275-292. (In Russ.). 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. (eds.). Luxembourg: Publications Office of the European Union, 2026. 114 p. DOI:https://doi.org/10.2760/8059292.
26. Gvozdeva O.V., Rasskazova A.A., Tsurikov I.M., Chuksin I.V. Informatsionnoe obespechenie pasportizatsii ob”ektov gorodskogo khozyaystva na territorii g. Moskvy. [Information support for certification of urban economy objects in Moscow]. Moskovskiy ekonomicheskiy zhurnal = Moscow Economic Journal. 2025;(4):66-92. (In Russ.). DOI:https://doi.org/10.55186/2413046X_2025_10_4_95.
27. Teslenok S.A., Frolov A.S. Osobennosti sozdaniya karty zelenykh nasazhdeniy goroda Khanty-Mansiyska v srede GIS NextGIS. [Features of creating a map of green spaces in Khanty-Mansiysk in the GIS NextGIS environment]. Vestnik Severo-Vostochnogo federal’nogo universiteta im. M.K. Ammosova. Seriya «Nauki o Zemle» = Bulletin of North-Eastern Federal University named after M.K. Ammosov. Series «Earth Sciences». 2024;(4):120-137. (In Russ.). DOI:https://doi.org/10.25587/2587-8751-2024-4-120-137.
28. Gashkina N.A., Moiseenko T.I., Dinu M.I., Tatsiy Yu.G., Baranov D.Yu. Biogeokhimicheskaya migratsiya elementov v sisteme atmosfernye osadki – kronovye vody – pochvennye vody – ozero v fonovom regione (Valdayskiy natsional’nyy park). [Biogeochemical migration of elements in the system atmospheric precipitation – throughfall – soil water – lake in a background region (Valdai National Park)]. Geokhimiya = Geochemistry. 2020;65(7):693-710. (In Russ.). DOI:https://doi.org/10.31857/S0016752520050027.
29. Sabylina A.V., Efremova T.A., Ikko O.I. Khimicheskiy sostav poverkhnostnykh stochnykh i rechnykh vod, postupayushchikh s territorii goroda Petrozavodska v Onezhskoe ozero. [Chemical composition of surface wastewater and river water entering Lake Onega from the territory of Petrozavodsk]. Izvestiya Russkogo geograficheskogo obshchestva = Proceedings of the Russian Geographical Society. 2022;154(4):39-53. (In Russ.). DOI:https://doi.org/10.31857/S0869607122040073.
30. Minashkina A.V., Kondratenko S.V. Izmenchivost’ khimicheskikh pokazateley fil’tratsionnykh vod poligona tverdykh kommunal’nykh otkhodov v pos. im. A. Kosmodem’yanskogo Kaliningradskoy oblasti. [Variability of chemical parameters of filtration water of a solid municipal waste landfill in the settlement named after A. Kosmodemyansky, Kaliningrad region]. Gidrometeorologiya i ekologiya = Hydrometeorology and Ecology. 2021;(64):558-574. (In Russ.). 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.
