Актуальность. В современном мире проблема загрязнения акваторий становится все более актуальной. Несмотря на то, что люди осознают важность сохранения природы и ее ресурсов, каждый день в окружающую среду поступает огромное количество различных отходов и токсичных веществ. В результате качество воды в реках, озерах и других акваториях постоянно ухудшается, что негативно сказывается на здоровье людей и экосистеме в целом. Так, по сведениям ООН, 2,2 млрд человек не имеют доступа к чистой питьевой воде, а 80% сточных вод возвращаются в экосистему без очистки [15]. Таким образом, проблема сохранения чистоты водных ресурсов относится к глобальным вопросам повестки дня и имеет мировое значение.

Не менее серьезно проблема загрязнения акваторий обстоит и в России. Согласно статистике аналитической службы аудиторско-консалтинговой сети FinExpertiza, основанной на данных Росгидромета, в 2022 г. в российских реках, озерах и водоемах выявили на 9% больше загрязнений по сравнению с предшествующим годом – 2,47 тыс. случаев. Чаще всего загрязнения пресноводных объектов фиксировались в Свердловской области – 26% от общего числа инцидентов по стране [13].

Главным фактором загрязнения является сброс в акватории промышленных и сточных отходов, а также несоблюдение экологических норм и правил при строительстве и производстве. Зачастую это происходит из-за недостаточной компетентности специалистов или нежелания следовать экологическим требованиям в угоду более быстрому и дешевому результату. Так, согласно отчету Министерства природных ресурсов и экологии РФ, в 2021 г. на территории Российской Федерации образовалось 8448,6 млн. т отходов производства и потребления, что на 21,5% выше уровня 2020 г. Существует тенденция ежегодного увеличения количества отходов [11].

К другим факторам загрязнения относятся: смыв удобрений с сельскохозяйственных угодий, попадание песка, глины и атмосферных загрязнений, попадание тяжелых металлов – ртути и свинца. Также не стоит забывать о таком факторе загрязнения, как бытовой мусор, который становится проблемой для малых водоемов, очистка которых в последние годы почти не производится [12].

Проблема. Существующая государственная система борьбы с загрязнениями водных ресурсов не приносит достаточных результатов, необходимо пересмотреть используемые методы решения проблемы.

Не менее важен анализ местной экологической ситуации, так как в каждом городе имеется своя специфика загрязнения акваторий. В рамках данного метода проводится оценка качества воды, составляется список наиболее распространенных загрязняющих факторов и определяются основные потоки сточных вод.

Для изучения влияния дизайна на решение данной проблемы проводятся социологические опросы и интервью с жителями города. Это позволяет получить информацию о том, какие изменения они замечают после внедрения нового дизайна, а также узнать об их мнении и предпочтениях.

Исследования, проведенные в данной области, позволяют определить наиболее эффективные стратегии и подходы в дизайне, которые способствуют снижению уровня загрязнения акваторий.

Для решения проблемы загрязнения акваторий необходимо использовать все возможные инструменты – от правильного управления отходами и повышения эффективности методов очистки воды до формирования необходимых ценностных установок в обществе по отношению к окружающей среде. Одним из инструментов, способным оказать существенное влияние на решение проблемы, является дизайн.

Цель данной статьи – исследование влияния дизайна на решение проблем загрязнения акваторий.

Степень изученности. Проблема загрязнения акваторий актуальна для многих стран мира. Однимо из важных исследований в данной области – работа "Sustainable Design for Urban Water Bodies: A Review of Strategies and Practices" (2018) авторов Smith и Jones, в которой проанализированы различные стратегии и практики, используемые в дизайне городских водоемов с целью предотвращения и снижения загрязнения. Результаты исследования показали, что правильный дизайн городских водоемов может значительно снизить уровень загрязнения, включая выбросы промышленных отходов, сточных вод и пестицидов. Особое внимание было уделено использованию природных фильтров, включая растительность и микроорганизмы, для очистки воды [6].

Другое исследование, проведенное Глобальным институтом по дизайну и экологии, исследовало влияние дизайна городской инфраструктуры на качество воды в городских водоемах. В работе "Designing Sustainable Urban Water Systems: A Review of Design Strategies and Approaches" (2016) авторы обсуждают различные стратегии и подходы к дизайну городской инфраструктуры, которые способствуют снижению загрязнения воды. В исследовании были рассмотрены такие аспекты, как управление сточными водами, использование водоемов для водохранилищ и создание экологических коридоров вдоль рек и озер. Результаты работы показали, что правильный дизайн городской инфраструктуры может значительно повысить качество воды в городских водоемах [2].

Кроме того, в работе "Industrial Design and Water Pollution: Strategies and Approaches" (2014) авторы исследовали влияние промышленного дизайна на загрязнение водоемов. Они обсудили различные стратегии и подходы к промышленному дизайну, которые позволяют снизить выбросы вредных веществ в воду. Результаты работы показали, что использование экологически чистых материалов и технологий в производстве может значительно снизить уровень загрязнения городских водоемов [5].

В России отдельных исследований, рассматривающих влияние дизайна на решение проблемы загрязнения акваторий, нет. Среди отечественных исследований в контексте изучаемой проблемы можно выделить значительный пласт работ, посвященных самому экологическому дизайну как фактору формирования экологического сознания и механизму устойчивого развития (Т.Ю. Быстрова [8], В.И. Лях [14], С.В. Спицкий [21]), его инструментам и критериям (А.О. Глазачева [10]), принципам экологического подхода в дизайне (М.В. Панкина [17]), экологическому дизайну как инструменту минимизации и утилизации отходов (О.В. Падалко [16] М.В. Цымбал [22]), проблемам развития экодизайна в России (И.А. Сосунова [20]) и другим актуальным вопросам.

Аналоги, тенденции, внедренные инновации. Основная задача хорошего дизайна – решить ту или иную проблему потребителя. Поэтому в данном случае дизайн можно использовать для решения проблемы с двух сторон – устранение последствий и причин. Дизайн может применяться для разработки более эффективных систем очистки воды. Например, инновационные фильтры и очистительные сооружения могут быть спроектированы с использованием новых материалов и технологий, обеспечивая высокую эффективность очистки, удобство и понятность для обученного и не обученного пользователя. Дизайнеры могут создать удобные и практичное оборудования для компаний, занимающихся городским благоустройством, который повысит эффективность работы персонала и облегчит ее, в данном случае целесообразно учитывать такой экономический фактор, как стоимость оборудования. Дизайн может способствовать повышению эффективности действий, направленных на устранение последствий по намеренному или не предвиденному загрязнению воды, а также формированию экологического сознания.

Рассмотрим примеры разработок по использованию дизайна в решении экологических проблем акваторий. Одним из успешных реализованных проектов стал "Floating ECO-Park" в Роттердаме, Нидерланды (рис. 1).

Рис. 1. Плавающий экологический парк. Роттердам, Нидерланды. Источник:The epoch times

Этот парк представляет собой плавучую конструкцию, состоящую из нескольких модулей, которые могут быть расширены или сокращены в зависимости от потребностей. В них установлены системы очистки воды и механизмы для утилизации отходов. Форма изделия – хороший пример тенденции экологического дизайна, поскольку в качестве шаблона формообразования выбрана структура пчелиных сот. Использование природных форм, мотивов, структур и текстур – один из принципов создания экологичного дизайна. Поскольку такой дизайн должен не только быть похожим внешне, но и быть в своей сути экологичным, авторы данного проекта выбрали в качестве основного материала для строительства парка переработанный пластик, выловленный из этого же канала ранее. Это соответствует основному принципу экологического дизайна – стремление к бесконечной жизни предмета, т. е. либо в конце своей службы предмет можно было разложить на составляющие и полностью переработать, либо он уже должен быть сделан из переработанных материалов, как данная разработка. Впрочем, поддоны этой разработки наверняка можно будет переработать повторно. Подобные принципы необходимо внедрять в разработки, поскольку дизайн для решения экологической проблемы не должен своим существованием или способом производства и утилизации наносить больший вред, чем устраняет в процессе службы.

Интересная идея в области робототехники для очистки акваторий от пластика была представлена на международном конкурсе в университете Суррея [19]: инженеры представили напечатанную на 3D-принтере рыбу-робот, которая сможет очищать водоемы от пластика и способна отфильтровывать и очищать воду. Благодаря «жабрам», расположенным по бокам, машина фильтрует воду и удерживает микропластик внутри специального контейнера. А небольшая сетка между жабрами задерживает частицы крупнее 2 мм (рис. 2)

Рис. 2. Рыба-робот для очистки водоемов от пластика. Источник: https://www.osnmedia.ru/ 

В Самарской области проектная команда детского технопарка «Кванториум – 63» создала дрон для очистки водоемов от мусора беспилотный плавательный аппарат Black Trash Whale (черный мусорный кит). Работа над проектом велась при технической, финансовой и консультационной поддержке специалистов АНО «Аиралаб Рус».

Дрон имеет двойной контейнер, позволяющий за один заплыв собирать 45 л мусора. Черный кит оснащен силовым агрегатом, двумя винтовыми актуаторами, регулирующими наклон бункера, GPSмодулем, видеокамерой, радиомодулем и сигнальным маяком. С помощью планок, увеличивающих площадь захвата, дрон засасывает плавающий мусор в бункер, пропуская воду через сопло водомета. Собрав полный объем, дрон выгружает мусор в наземный мусоросборник, расположенный на суше. Дрон снаряжен девятью литий-ионными аккумуляторами с напряжением 12 вольт и общей ёмкостью 9000 мА/ч. Скорость беспилотника – 5 км/час. На одной зарядке аппарат может работать около 1 часа [9].

Рис. 3. Беспилотный плавательный аппарат Black TrashWhale. Источник: https://tlt.ru/ecology 

Примером комбинированной очистки воды может служить концепция мобильного дрона для очистки воды «TОТИ», разработанная в УрГАХУ (рис. 4). Дрон предназначен для очистки водоемов от крупного бытового мусора на дне водоема и на поверхности воды, от густорастущих водорослей, мешающих рыбам или протоку воды, от зарослей на берегу водоема, а также для фильтрации воды. Дрон имеет в качестве движителя гусеничный ход и может самостоятельно выгрузиться с автомобиля, который его доставил, съехав по аппарели. Затем так же самостоятельно он спускается по пологому берегу в воду. В случае резко обрывающегося берега дрон имеет четыре выдвижных крюка, за которые можно зацепиться краном и спустить его непосредственно на воду. После погружения в воду дрон либо опускается на дно, либо остается на поверхности воды в зависимости от поставленных задач.

Для захвата крупного бытового мусора он опускает «голову» и крутящийся барабан захватывает мусор, одновременно просеивая песок. Для фильтрации воды используются боковые решетки, вода в которые попадает сама при движении дрона. Для очистки контейнеров на берегу возможен либо ручной перенос, либо зацепление краном. На поверхности имеются три люка для доступа в два фильтрационных отсека. После сбора мусора и опустошения контейнеров дрон возвращается на эвакуаторе и в зоне хранения подключается к зарядке.

Использование во внешней форме узнаваемого приятного образа наделяет аппарат положительными ассоциациями в глазах пользователей и сторонних наблюдателей. Поэтому для моментального распознавания использовался образ черепахи, вызывающий положительные эмоции, и яркая материально-цветовая база.

Рис. 4. Мобильный дрон для очистки воды «TОТИ». Екатеринбург, УрГАХУ. Курсовой проект А.С. Поспеловой

Специальный дрон для определения степени загрязнения воды разработали исследовательский центр «Аиралаб Рус» и студенческая команда Тольяттинского государственного университета Togliatti Solar Team (TST). Задача дрона – осуществлять систематический мониторинг состояния воды и передача сведений о степени ее загрязнения оператору [18].

Рис. 5. Дрон-эколог. Источник: https://talk-on.ru 

Дизайн может помочь в утилизации и контроле промышленных отходов, чтобы предотвратить их попадание в водоемы. Промышленные отходы могут иметь как вид грязной воды, наполненной вредными примесями, так и вид материальных остатков от процесса производства, и все это попадает в водоемы. Промышленные предприятия могут воспользоваться рядом методов для предотвращения ухудшения показателей воды в близлежащих водоемах, среди которых: использование замкнутых систем водоснабжения и фильтров, технологий повторного использования воды и др.

Для предотвращения попадания различного мусора в городские водоемы предприятиями широко применяется заключение договоров с другими компаниями или студиями, которые занимаются переработкой и использованием мусора в полезных целях, либо самостоятельно создают бесконечный цикл переработки материалов. Например, Роттердамская студия The New Raw работает с переработанными материалами. Их портфолио включает скульптурные объекты из морского мусора, уличную мебель из выброшенных пластиковых бутылок и многое другое. Одним из проектов студии стало кресло Ermis (рис. 6), изготовленное из неудавшихся прототипов и списанных моделей студии. Для создания объекта был использован только один материал – переработанный полипропилен: вместе с отказом от клея, смол и других дополнительных элементов это позволяет легко утилизировать изделие в конце срока службы, что является признаком, рециклируемого дизайна, который способствует возможности переработки и повторного использования материалов. Кроме того, кресло напечатано на 3D-принтере, поэтому, помимо минимизации отходов, технология придает конечному изделию характерную текстуру и эффект градиента.

Рис. 6. Кресло Ermis. Роттердам, Нидерланды. Источник: http://design-mate.ru 

Форма кресла имеет монолитную, но изящную структуру, на вид очень лёгкую, а ребристая фактура кресла присутствует в списке актуальных трендов экологического дизайна. Оно создает ощущение живого, вневременного предмета. Мы считываем вещи не только визуально, но и тактильно. Приятные фактуры, красивые текстуры, гармоничный цвет – теперь физический опыт приобретает намного большую ценность, чем раньше, когда мы начинаем понимать высокую ценность частички природы, которой все меньше остается в современных городах.

Подобных дизайнерских студий огромное количество, их мотивация, направленная на улучшение экологической обстановки, может способствовать плодотворному сотрудничеству с промышленными производствами, у которых материала для творчества дизайнеров более чем достаточно.

Не менее важный вклад вносит дизайн и в процесс формирования экологического сознания. Методы формирования экологического сознания могут быть когнитивными и утилитарными: применение природных материалов, форм, текстур, безопасных способов производства заставляют потребителя задумываться о ценности предмета, который он использует, и о ценности природы в целом. Утилитарные же методы требуют от человека практического действия, например, утилизировать предмет после использования или воспользоваться той или иной услугой, помогающей восстановлению природного баланса и др.

Дизайн может использоваться для повышения осведомленности населения о важности чистоты водоемов и их воздействии на окружающую среду. Например, создание эффективных информационных табличек, специальных инсталляций или интерактивных устройств может привлечь внимание общественности к этой проблеме. Один из аналогов данного подхода – проект «Trash Track» (рис. 7), который использует метки со встроенными датчиками для отслеживания пути мусора и создания информации о его влиянии на окружающую среду. Эти метки прикрепляются к различным типам мусора, чтобы за этими предметами можно было следить через городскую систему управления отходами, показывая конечный путь наших повседневных предметов в серии визуализаций в реальном времени [7].

Рис. 7. Датчик отслеживания мусора «Trash Track». Массачусетс, США. Источник: Urban N

Практические методы формирования экологического сознания с использованием дизайна в зарубежных проектных решениях включают:

• дизайн фильтрации воды в художественных объектах. Пример – проект «Waterfall» (Водопад) от компании “Purifaaya”. Вода падает через декоративные объекты, воздействуя на них и попадая на необходимые участки, где происходит фильтрация. Это не только улучшает качество воды, но и создает эстетическое удовольствие для наблюдателей [1];

• зеленые стены, способствующие очистке воды. Один из примеров – компания «BioWall» (БиоСтена), которая разработала систему вертикального сада, способного очищать воздух и воду одновременно. Она представляет собой систему растений, которые пропускают воду через свои корни, фильтруя ее от вредных примесей и загрязнителей [3];

• дизайн упаковки и бутылок для воды. Несмотря на то, что вода в бутылках создает множество проблем с утилизацией отходов, некоторые дизайнеры уже предложили интересные решения. Например, компания "Ooho" разработала биорастворимые сферы, которые можно пить, а затем просто съесть [4].

В целом дизайн может оказать значительное влияние на решение проблемы загрязнения акваторий. Оптимизация процессов очистки, улучшение систем сбора и утилизации отходов, использование экологически чистых материалов и технологий – всего этого можно достичь благодаря правильно разработанному дизайну. Кроме того, дизайн может стать мощным инструментом для повышения осведомленности общественности о проблеме загрязнения водоемов и необходимости бережного отношения к окружающей среде. Декоративные объекты, интерактивные объекты на берегу водоема или парковые зоны, влияющие на очистку воды – все это может помочь привлечь внимание людей к проблеме загрязнения городских водоемов и побудить их к действиям.

Однако следует признать, что дизайн сам по себе не является универсальным решением для всех проблем экологии. Даже самый продуманный дизайн не заменит политической воли, законодательных мер и научных исследований. Тем не менее, дизайн может стать важным катализатором для изменения сознания общества и начала работы над решением экологических проблем.

Поспелова А.С. Влияние дизайна на решение проблемы загрязнения акваторий / А.С. Поспелова, В.И. Исаченко, В.А. Курочкин // Архитектон: известия вузов. — 2023. — №4(84). — URL: ссылка — doi: 10.47055/19904126_2023_4(84)_21