Эколого-экономические и природно-технические системы

Определения и интерпретации. Преодоление экологического кризиса требует определения допустимой антропогенной нагрузки на биосферу, соизмерения природных и производственных потенциалов территории, нормирования техногенных воздействий, т.е. экологической регламентации хозяйственной деятельности человека. Не менее важно обеспечить всесторонний и объективный контроль за выполнением экологических регламентов на глобальном, региональном и локальном уровнях, - то, что может быть реализовано еще до глубокой экологизации экономики и производства.

Наиболее полно эти требования могут быть реализованы в пределах такого природно-хозяйственного комплекса, который образует равновесную эколого-экономическую систему. Понятие эколого-экономической системы (ЭЭС) широко используется в современной экономической и экологической литературе наряду с близкими по смыслу понятиями «природно-экономическая система», «биоэкономическая система* и «природно-техническая система».

В настоящее время существует два уровня интерпретации понятия ЭЭС - глобальный и территориальный. Согласно первому ЭЭС трактуется как тип экологически ориентированной социально-экономической формации. Именно в этом смысле на закрытии Конференции ООН в Рио-де-Жанейро в 1992 г. ее председатель М.Стронг говорил о необходимости перехода человечества от экономической системы к эколого-экономической системе. Но в глобальном смысле пока что это отдаленная и довольно абстрактная перспектива. Для практической реализации принципа сбалансированного природопользования важно иметь представление об ЭЭС на территориальном уровне - в отдельных регионах и промышленных комплексах.

В такой трактовке эколоео-экономическая система - это ограниченная определенной территорией часть техносферы, в которой природные, социальные и производственные структуры и процессы связаны взаимоподдерживающими потоками вещества, энергии и информации. В литературе по инженерной экологии довольно широко употребляется понятие природно-технической системы (Мазур и др., 1996; Стадницкий, Родионов, 1997). Под природно-технической системой (ПТС) 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.

К сожалению, реальные ПТС никто никогда не рассматривал с позиций эколого-экономического баланса. Индустриальное развитие никогда не ставило своей целью создание сбалансированных ЭЭС. А механизмы экологической регламентации хозяйственной деятельности, такие, как оценка предполагаемых воздействий на окружающую среду и экологическая экспертиза программ и проектов, сами по себе не в состоянии обеспечить практическую реализацию требований сбалансированности. Но это не означает, что такие системы невозможны. Следует только различать понятия «сбалансированная эколого-экономическая система» и «сбалансированное эколого-экономическое развитие». Последнее обычно предполагает коэволюцию живой природы и общества, т.е. по существу согласование скоростей естественной эволюции и общественного прогресса. Вот это действительно невозможно.

Модели ЭЭС: структура и потоки. Сейчас известно много попыток моделирования ЭЭС. Региональные ЭЭС обычно представляются в виде блочных моделей, в которых анализируются связи, но нет подходов к количественной экологической регламентации.

ЭЭС представляет собой сочетание совместно функционирующих экологической и экономической систем, обладающее эмерджентными свойствами. Напомним, что экосистема - это сообщество живых организмов, так взаимодействующих между собой и со средой обитания, что поток энергии создает устойчивую структуру и круговорот веществ между живой и неживой частями системы. В свою очередь экономическая система является организованной совокупностью 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.

Рис. 8.1. Схема основных материальных потоков в эколого-экономической системе

Глобальный уровень этих отношений отражен на схеме антропогенного материального баланса в гл. 5. Здесь же приводится упрощенная потоковая схема территориальной ЭЭС (рис. 8.1). В ней 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 относятся к обеим подсистемам.

Общий вход производства - сумма производственных материальных ресурсов R_р - слагается из импортируемых в данную систему ресурсов R_i.

(к ним отнесены и невозобновимые местные ресурсы) и из возобновимых местных ресурсов R_n причем к последним относится часть биопродукции экологической подсистемы, включая продукцию агроценозов и самого человека - и как ресурса, и как субъекта производства и потребления. Итак

R_р = R_i + R_n. (8.1)

Общая продукция Р включает продукцию, идущую на местное потребление, Ре (поток продукции, возвращающийся в цикл производства и цикл вторичной продукции на схеме не показаны) и продукцию, идущую на экспорт, Рд:

Р = Р_C + Р_E. (8.2)

Эффективность производства определяется отношением

(8.3)

Потребление С слагается из части местной нетто-продукции производства pc, идущей на потребление, а также из части местных биоресурсов С„ и импортируемых продуктов С,; т.е.

C = Р_C + C_i + C_n(8.4)

Местные ресурсы производства и потребления в сумме образуют поток изъятия ресурсов из экологической подсистемы:

U_n = C_n + R_n (8.5)

Отходы производства W_p и потребления W_c поступают в окружающую среду как сумма отходов экономической подсистемы:

W = W_h + W_c. (8.6)

Часть из них, W_a, включается в биогеохимический круговорот экологической подсистемы, а другая часть, W_z, накапливается и рассеивается С частичным выносом за пределы системы. Общая отходность производства определяется отношением

(8.7)

Часть отходов потока W_a подвергается ассимиляции и биотической нейтрализации в процессе деструкции; другая часть после биологической и геохимической миграции присоединяется к фракциям W_z и вместе с ними подвергается иммобилизации, рассеянию и выносу.

Таким образом, часть отходов выступает как техногенные загрязнения М= KW, где К - общий коэффициент агрессивности или вредности отходов для системы. В свою очередь вред, наносимый загрязнением, можно представить как косвенное изъятие части ресурсов экологической подсистемы, аналогичное U_n. Тогда U_m = LM, где L - интегральный коэффициент зависимости «загрязнение - ущерб». Сумма U = U_n + U_m представляет 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 круговорота I_i его продуктивной емкости N_r и масштаба деструкции D.

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:

C_n + R_n+ LKW = U £ I_i + W_a – D (8.8)

Это означает, что в сбалансированной эколого-экономической системе совокупная антропогенная нагрузка не должна превышать самовосстановительного потенциала природных систем.