Тема 6. эколого-экономические и природно-технические системы. экологическая безопасность
В современной экономической и экологической литературе широко используется понятие «эколого-экономическая система» (ЭЭС). Существует два уровня интерпретации понятия ЭЭС – глобальный и территориальный.
Согласно первому ЭЭС трактуется как тип экологически ориентированной социально-экономической формации. Для практической реализации принципа сбалансированного природопользования важно иметь представление об ЭЭС на территориальном уровне – в отдельных регионах и промышленных комплексах.
В такой практике эколого-экономическая система – это ограниченная определенной территорией часть техносферы, в которой природные, социальные и производственные структуры и процессы связаны взаимоподдерживающими потоками вещества, энергии и информации (Акимова, Хаскин, 1999–2000).
В инженерной экологии довольно широко употребляется понятие «природно-техногенный комплекс» (ПТК),или «природно-техническая система» (ПТС), под которой понимают совокупность природных и искусственных объектов, сформировавшуюся на какой-то территории в результате строительства и эксплуатации промышленных комплексов, инженерных сооружений и технических средств, взаимодействующих с компонентами природной и социальной среды (Стадницкий, Родионов, 1997).
ЭЭСпредставляют собой сочетание совместно функционирующих экологической и экономической систем, обладающих эмерджентными свойствами. Экосистема– это совокупность живых организмов, так взаимодействующих со средой обитания, что поток энергии создает устойчивую структуру и круговорот веществ между живой и неживой частями системы. В свою очередь экономическая система– это организованная совокупность производительных сил, которая преобразует входные материально-энергетические потоки природных и производственных ресурсов в выходные потоки предметов потребления и отходов производства. Таким образом, часть материальных элементов экологической системы, в том числе и элементов среды обитания человека, используется как ресурс экономической системы (Акимова, Кузьмин, Хаскин, 2007).
На рис. 48 приведена упрощенная потоковая схема территориальной ЭЭС, где экономическая и экологическая системы выступают как части целого и обозначаются как подсистемы. Граница между ними условна, так как вся сфера биологического жизнеобеспечения и воспроизводства людей относится к обеим подсистемам.
Задание 1. Изучите схему на рис. 48, расшифруйте обозначения. Каким образом определяется эффективность производства (P/Rp), из чего слагается потребление (С)? Что представляет собой поток изъятия ресурсов из экологической подсистемы (Un), из чего формируется поток отходов (W)? Как определяется общая отходность производства, что является техногенным загрязнением (M)?
Рис. 48. Схема основных материальных потоков в ЭЭС
(по Т.А. Акимовой, В.В. Хаскину, 2006)
Обозначения: _____________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Расчет эффективности производства:
Расчет потребления:
Расчет потока изъятия ресурсов
из экологической подсистемы:
Расчет потока отходов:
Расчет общей отходности производства:
Техногенное загрязнение:
Вред, наносимый загрязнением, можно представить как косвенное изъятие части ресурсов экологической подсистемы, аналогичное Un. Тогда
Um= LM,
где L– интегральный коэффициент зависимости «загрязнение – ущерб».
СуммаU= Un+ Umпредставляет собой общий убыток экологической подсистемы, обусловленный ее взаимодействием с экономической подсистемой.
Соотношение между промежуточными и конечными потоками загрязнений и их совокупный ущерб зависят не только от их массы и химического состава, но и от видового состава, биомассы, плотности реципиентов, продуктивности и устойчивости экосистемы, в частности, по отношению к техногенным воздействиям. Эти качества в наибольшей мере зависят от входного потока обновления биогеохимического круговоротаIi,его продуктивной емкостиNrи масштаба деструкцииD.
Круговороты обеих подсистем ЭЭС образуют вместе своего рода технобиогеохимический круговорот, а всю ЭЭС можно обозначить как технобиогеоценоз. Потокам вещества в ЭЭС могут быть приписаны константы равновесия и скорости, что позволяет осуществить кинетический анализ системы и выявить условия ее уравновешивания и стабильности. Так, аппроксимация принципа сбалансированности в терминах рассмотренной системы имеет вид
Rn+ Cn+ LKW = U < (=) Ii+ Wa– D .
Это означает, что в сбалансированной эколого-экономической системе совокупная антропогенная нагрузка не должна превышать самовосстановительного потенциала природных систем.
Эколого-экономическая сбалансированность должна обеспечиваться не только в территориальных природно-хозяйственных комплексах, но и на уровне локальных природно-технических систем – отдельных предприятий и производственных объединений (Акимова, Кузьмин, Хаскин, 2007).
Задние 2.Современное состояние экосферы представляет собой серьезную опасность для всего человечества и биоты планеты. Обеспечение экологической безопасности возникло как эколого-экономическая, научно-техническая и правовая проблема. Существуют различные общие критерии экологической безопасности (для экосферы и ее частей, для экологических систем, для популяций, для индивидуумов). Что является основным критерием экологической безопасности для крупных территориальных природно-технических комплексов (ПТК)? Как оценивается степень напряженности экологической обстановки на территории и в каких случаях обстановка считается благополучной, критической и крайне опасной?
Критерии экологической безопасности крупных ПТК: _________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание 3.Какие параметры экосистем могут быть использованы для оценки их качественного состояния и служить основными критериями безопасности? Изучите схемы на рис. 49, 50. Что такое кривые зависимости типа «доза–эффект»? Что такое импактная, буферная и фоновая территории на полигонах исследований влияния предприятий на окружающую природную среду? Выделите отдельным цветом на рис. 49 и 50 части кривых, соответствующих этим территориям и подпишите их. Обратите внимание на то, что экосистема реагирует на увеличение загрязнения среды не постепенным изменением параметров, а по закону «все или ничего».
Рис. 49. Зависимость типа «доза-эффект» для структуры видового богатства травяно-кустарничкового яруса:
1 – доля видов-эксплерентов; 2 – доля лесных видов
(по Е.Л. Воробейчику, О.Ф. Садыкову,
М.Г. Фарафонтову, 1994)
Рис. 50. Зависимость типа «доза-эффект» для структуры биомассы травяно-кустарничкового яруса:
1 – доля биомассы видов-эксплерентов; 2 – доля биомассы крупнотравья
(по Е.Л. Воробейчику, О.Ф. Садыкову,
М.Г. Фарафонтову, 1994)
Параметры безопасности экосистемы:______________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Кривые зависимости типа «доза-эффект» – это ______________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Импактная территория (зона) –____________________________________________
__________________________________________________________________________
Буферная территория (зона) – ______________________________________________
__________________________________________________________________________
Фоновая территория (зона) –_______________________________________________
__________________________________________________________________________
Существование порога в реакции экосистемы, т.е. области нагрузок, при которых не обнаруживается существенных изменений, есть проявление феномена устойчивости экосистемы, наличия у нее эффективных механизмов саморегуляции. Соответственно подпороговые значения нагрузок оценивают «запасгомеостатичности» экосистемы, в пределах которого воздействия на нее допустимы.
Экосистема в процессе трансформации находится в трех качественно различающихся состояниях – двух относительно стабильных (гомеостатических) и одном неустойчивом (критическом). Первое из стабильных состояний соответствует фоновому уровню с высокой жизнеспособностью экосистемы, второе – импактному с почти нулевой жизнеспособностью. При этом экосистемы в разных состояниях – это фактически совершенно различные системы, отличающиеся друг от друга и набором основных элементов, и структурой связей. Переход от одного состояния в другое осуществляется очень быстро (Воробейчик, Садыков, Фарафонтов, 1994). Часто такой переход называют термином «деградация экосистемы».
Задание 4. Что является основным критерием безопасности отдельной популяции? Какие еще характеристики популяции можно использовать как критерии безопасности? Вспомните и запишите определение гомеостаза популяции.
Основной критерий безопасности отдельной популяции – _____________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Другие критерии безопасности популяции:___________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Гомеостаз популяции – ____________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание 5. Для индивидуумов главным критерием безопасности является сохранение здоровья и нормальной жизнедеятельности. Что такое функция здоровья, и какие параметры включаются для ее описания?
Функция здоровья:
__________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание 6.Дайте определение понятию «экологический риск». Какими величинами характеризуют риск? Какие существуют подходы к оценке риска? Что такое экологически приемлемый риск?
Экологический риск – ______________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
Основные подходы к оценке риска:___________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Экологически приемлемый риск –____________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Согласно данным Всемирной организации здравоохранения, состояние здоровья населения на 20% зависит от качества окружающей природной среды. По оценкам российских специалистов, в наиболее загрязненных районах России это влияние оценивается в 40–50%. С целью выявления основных экологических проблем, характерных для определенной территории, и определения остроты как отдельных экологических проблем, так и их совокупности, проводят экологическую оценку территории. В ходе такой оценки устанавливается степень пригодности или благоприятности природно-ландшафтных условий территории для проживания человека и осуществления определенных видов хозяйственной деятельности.
Задание 7. Информационной основой экологической оценки территории является экологическая диагностика. Экодиагностика предполагает выявление и изучение признаков, характеризующих современное и ожидаемое состояние окружающей среды, экосистем и ландшафтов, а также разработку методов и средств обнаружения, предупреждения и ликвидации негативных экологических явлений и процессов. Что входит в систему экологической диагностики и оценки территории? На чем основана оценка остроты экологических ситуаций?
Экологическая оценка территории включает_________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Оценка остроты экологических ситуаций основана на_________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание 8. Изучите карту-схему на рисунке 51. Объясните, какими критериями руководствуются для выделения следующих категорий экологических ситуаций: катастрофическая, кризисная, критическая, напряженная, конфликтная, относительно удовлетворительная.
Катастрофическая:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Рис 51. Наиболее острые экологические ситуации на территории бывшего СССР (по А.И. Ажгиревичу и др., 2006)
Кризисная:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Критическая:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Напряженная:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Конфликтная:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Относительно удовлетворительная: ________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание 9. Дайте краткую характеристику экологической обстановки (с обзором районов с кризисной, критической, напряженной и относительно удовлетворительной ситуацией) в Челябинской области на современном этапе ее развития. На рис. 52 выделите различными цветами районы с соответствующей экологической ситуацией.
Районы с кризисной ситуацией – ____________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Районы с критической ситуацией –__________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Районы с напряженной ситуацией –_________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Районы с относительно удовлетворительной ситуацией –_____________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Рис. 52. Экологическая ситуация в Челябинской области
– районы с кризисной экологической ситуацией
– районы с критической экологической ситуацией
– районы с напряженной экологической ситуацией
–районы с относительно удовлетворительной экологической ситуацией
ПРИЛОЖЕНИЕ К ТЕМЕ 6
| АНАЛИЗ РИСКА |
| Оценка риска |
| Управление риском |
| Цели социально-экономического развития |
| Цели безопасности и принципы приемлемости |
| Экспертиза безопасности человека и окружающей среды |
| Критерии безопасности человека, общества и окружающей среды |
| Практические проблемы безопасности |
| Идентификация риска |
| ОЦЕНКА РИСКА |
| Риск приемлем |
| Меры предупреждения |
| Меры по снижению риска |
| Риск неприемлем |
| Решение |
Рис. 53. Риск: схема процедур анализа и управления
(по Т.А. Акимовой, А.П. Кузьмину, В.В. Хаскину, 2007)
Вопросы для обсуждения на семинаре, подготовки сообщений, самостоятельной работы и написания рефератов по теме 6
1. Эколого-экономические и природно-технические системы.
2. Соизмерение производственных и природных потенциалов.
3. Техногенные экологические поражения.
4. Пути минимизации риска возникновения чрезвычайных ситуаций.
5. Экологическая оценка территории и экологическое картографирование.
6. Экологический терроризм: вызов человечеству и проблемы противодействия.
Рекомендуемая литература для изучения темы 6
Основная:
Коробкин, В.И. Экология / В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. – Ростов н/Д: Феникс, 2007. – С. 271–285.
Небел, Б. Наука об окружающей среде: в 2 т. / Б. Небел. – М.: Мир, 1993. – Т. 1: С. 413–418.
Экология /под ред. проф. В.В. Денисова. – М.: ИКЦ «МарТ», 2006. – С. 684–735.
Экология. Природа – Человек – Техника: учебник / под общ. ред. А.П. Кузьмина. – М.: Экономика, 2007. – С. 344–389.
Дополнительная:
Воробейчик, Е.Л. Экологическое нормирование техногенных загрязнений наземных экосистем / Е.Л. Воробейчик, О.Ф. Садыков, М.Г. Фарафонтов. – Екатеринбург: Наука, 1994 – 380 c.
Гридэл, Т.Е. Промышленная экология: учеб. пособие для вузов; пер. с англ. под ред. Э.В. Гирусова / Т.Е. Гридэл, Б.Р. Алленби. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2004. – 527 c.
Кочуров, Б.И. География экологических ситуаций. Экодиагностика территорий / Б.И. Кочуров. – М., 1997. – 132 c.
Порфирьев, Б.Н. Экологическая экспертиза и риск технологий / Б.Н. Порфирьев. – М.: ВИНИТИ, 1990. – 448 c.
Пузаченко, Ю.Г. Методологические основы географического прогноза и охраны среды / Ю.Г. Пузаченко. – М.: УРАО, 1998. – 212 c.
Реймерс, Н.Ф. Природопользование: словарь-справочник / Н.Ф. Реймерс. – М., 1990. – 637 с.
Стадницкий, Г.В. Экология / Г.В. Стадницкий, А.И. Родионов. – СПб.: Химия, 1997. – 272 с.
Экология, охрана природы, экологическая безопасность: учебное пособие / под ред. А.Т. Никитина, С.А. Степанова – М.: МНЭПУ, 1997 .
Яндыганов, Я.Я. Экономика природопользования: учебник / Я.Я. Яндыганов. – М.: КНОРУС, 2005. – 576 с.