Решетько М.В. Рациональное природопользование. Часть 1

Подождите немного. Документ загружается.

рии (например, ТПК Курской магнитной аномалии, созданной на базе

крупного месторождения железной руды. Аграрный сектор экономики

Алтайского края, Кемеровская область – топливно-энергетический ком-

плекс). Взаимосвязанная совокупность территориальных отраслей со-

ставляет территориально-производственный комплекс и служит осно-

вой для формирования экономического района. Антропогенные систе-

мы территориально-производственного комплекса начинают влиять на

природные

комплексы (ПТК), изменяя направление их развития. Таким

образом, территориально-производственный комплекс – это сово-

купность технологически и экономически взаимосвязанных пропорцио-

нально развивающихся производств и предприятий, объединенных еди-

ной технологией или общими источниками сырья и других природных

ресурсов. Территориально-производственный комплекс позволяет наи-

более рационально использовать природные ресурсы и совместными

усилиями обеспечить

охрану окружающей среды. Территориально-

производственный комплекс решает проблемы территориального при-

родопользования. Территориальное природопользование опирается на

известные принципы преобразования природы. К преобразованию при-

роды (управлению) предъявляются обычные требования системного

управления, оптимизации и концентрации, а также строгое соблюдение

экологических законов и правил [25].

2.2.5. Антропогенное воздействие. Загрязнение и его виды

Под антропогенным воздействием на природную среду понимают

прямое или опосредованное влияние человеческого общества на приро-

ду, приводящее к точечным, локальным или глобальным ее изменениям.

Сущность антропогенного воздействия на биосферу заключается в

потреблении человечеством в процессе жизнедеятельности в целях вы-

живания первичной биологической продукции. Последствия антропо-

генного воздействия могут быть интерпретированы как

образование от-

ходов – первичных (непосредственных «остатков» неиспользованного

продукта биосферы, в т. ч. нарушенных) и вторичных (загрязнений раз-

личного вида). К вторичным отходам относятся синтезированные чело-

векам, но чуждые природным экосистемам вещества.

Антропогенное воздействие характеризуется понятием «антропо-

генная нагрузка». Это величина прямого или опосредованного антропо-

генного воздействия на природную среду в

целом или на ее отдельные

компоненты. Часто используется также понятие «экологическая нагруз-

ка», которое близко понятию «антропогенная нагрузка». При расчетах

используют формулу, которую зарубежные экологи называют IPAT

(Impact, Population, Affluence, Technology – Нагрузка, Население, Благо-

состояние, Технология) [32]:

Экологическая нагрузка =

= Население • Уровень благосостояния • Технологии

Экологическая нагрузка любой страны или региона на планетарные ис-

точники и стоки зависит от численности населения, умноженной на

уровень достатка и на уровень технологического развития, поддержи-

вающего этот уровень достатка. Чтобы уменьшить нагрузку на среду со

стороны

человечества, необходимо, чтобы каждое общество приняло

меры к уменьшению самого большого из этих множителей. В разви-

вающихся странах, странах Юга самый значимый фактор – численность

населения, в странах Запада – уровень благосостояния, в то время как в

Восточной Европе – уровень развития технологий [32]. По расчетам

специалистов, антропогенная нагрузка на природную среду удваивается

каждые 10–15

лет.

Загрязнение природной среды – это поступление в природную сре-

ду веществ (твердых, жидких, газообразных), биологических агентов,

различных видов энергии в количествах и концентрациях, превышаю-

щих естественный для живых организмов уровень [24].

Существует несколько подходов к классификации загрязнений:

1. По происхождению различают природное и антропогенное за-

грязнение.

Природное загрязнение – это загрязнение окружающей

среды, воз-

никающее без участия человека или как результат его отдаленного кос-

венного влияния на природу. Основные источники природного загряз-

нения – стихийные, катастрофические природные процессы: сели, из-

вержение вулканов, наводнения, пожары и т. п.

Антропогенное загрязнение – любое загрязнение, вызванное дея-

тельностью человека.

2. По объектам загрязнения различают: загрязнение вод, атмосфе-

ры, почвы, ландшафта.

3. По продолжительности и масштабу распространения различают

загрязнение временное и постоянное; локальное, региональное, транс-

граничное и глобальное.

4. По источникам и видам загрязнителей различают следующие

виды загрязнения: физическое, химическое, биологическое, биотиче-

ское, механическое.

Физическое загрязнение – загрязнение, проявляющееся в отклоне-

ниях от нормы ее температурно-энергетических, волновых, радиацион-

ных и других физических свойств. Этот вид загрязнения может быть

представлен различными формами:

• тепловое (термальное) загрязнение характеризуется периодиче-

ским или длительным повышением температуры среды выше естест-

венного уровня; характерно для воздушной и водной сред (в результате

выбросов или сбросов нагретых газов и отработанных вод);

• световое загрязнение связано с периодическим или продолжи-

тельным превышением уровня естественой освещенности местности за

счет использования источников искусственного

освещения; характерно

для индустриальных центров, больших городов, агломераций; эта фор-

ма загрязнения самостоятельно или в сочетании с другими формами за-

грязнения способна приводить к аномалиям в развитии живых организ-

мов, стать причиной их миграции;

• шумовое загрязнение характеризуется превышением уровня ес-

тественного шумового фона; основной его источник – технические уст-

ройства,

транспорт и т. п.; особенно характерно для городов, окрестно-

стей аэродромов, Приводит к утомляемости человека, стрессовым со-

стояниям, развитию нервно-психических заболеваний, При достижении

уровня шума 90 децибел возможна потеря слуха; даже относительно не-

высокое, но продолжительное шумовое загрязнение природных экоси-

стем ведет к их изменению (переселение отдельных видов, нарушению

процессов воспроизводства

и т. п.);

• радиоактивное загрязнение связано с превышением естественно-

го радиационного фона и уровня содержания в природной среде радио-

активных элементов и веществ (одновременно может рассматриваться и

как химическое загрязнение); основными источниками являются ядер-

ные установки, испытания, аварии, искусственные трансурановые эле-

менты, продукты деления ядер радиоактивных изотопов и т.

п.; отно-

сится к числу особо опасных загрязнений для человека, животных и

растений вследствие негативного влияния повышенных доз радиации на

генетический аппарат и биологические структуры организмов;

• электромагнитное – форма физического загрязнения окружаю-

щей среды, связанная с нарушением ее электромагнитных свойств; ос-

новные источники – линии электропередачи, теле- и радиоустановки и

пр.; относится

к особо опасным загрязнениям, поскольку способно ин-

дуцировать нарушения в тонких биологических структурах живых ор-

ганизмов, кроме того, приводит к геофизическим аномалиям.

Химическое загрязнение – загрязнение окружающей среды, форми-

рующееся в результате изменения ее естественных химических свойств

или при поступлении в среду химических веществ, не свойственных ей,

а также в концентрациях

, превышающих фоновые (естественные). По

определению ООН, химическими загрязнителями считаются все веще-

ства и соединения, обнаруживаемые в ненадлежащем месте, в ненадле-

жащее время и в ненадлежащем количестве; основными источниками

загрязнения являются промышленность, транспорт, сельское хозяйство.

Среди химических веществ особое место занимают вещества 1-го

класса опасности, чрезвычайно опасные или высокотоксичные, для ко-

торых установлены минимальные значения присутствия в окружающей

среде, поскольку сам факт наличия

этих веществ, обладающих способ-

ностью накапливаться в живом организме, требует особого внимания. К

ним относятся берилий, ванадий, кобальт, никель, цинк, хром, свинец,

ртуть и некоторые другие тяжелые металлы, металлоорганические со-

единения, нефтеотходы, цианистые соединения, пестициды, радиоак-

тивные элементы.

К числу высокоопасных веществ, синтезированных человеком, от-

носится группа диоксидинов, которые обладают

мощным мутагенным,

канцерогенным, эмбриотоксическим действием. Диоксидины обладают

также способностью к биоаккумуляции; вызываемые ими различные

отклонения в развитии человека могут передаваться по наследству.

Биологическое загрязнение – это привнесение в экосистемы неха-

рактерных для них видов живых организмов, Негативно влияющих на

здоровье человека и его хозяйственную деятельность. Этот вид загряз-

нения возникает в

результате случайного естественного заноса чуждых

для данной территории организмов, однако он чаще связан с деятельно-

стью людей (в результате механического привнесения чуждых видов и

создания биотехнологических продуктов). Биологическому загрязнению

способствует изменение естественных условий мест обитания в резуль-

тате физических, химических воздействий. Особо опасным считается

биологическое загрязнение среды возбудителями инфекционных и

па-

разитарных болезней человека и животных, а также вредителями и кон-

курентами сельскохозяйственных растений. Форма биологического за-

грязнения – микробиологическое загрязнение связано с массовым раз-

множением микроорганизмов на антропогенных или измененных чело-

веком природных субстратах. Особо опасны микроорганизмы, патоген-

ные для человека, животных и растений, которые связаны с человеком

по пищевым цепям

(микробное загрязнение).

Биотическое загрязнение – это нежелательное с точки зрения чело-

века превышение в среде (почве, воде, воздухе) содержания определен-

ных видов биогенов или появление новых для данной территории их

видов. Основными источниками данного вида загрязнения являются

смыв в водоемы минеральных и органических удобрений, накопление в

среде нечистот, выделений, отмерших

организмов, поступление искус-

ственно синтезированных органических веществ.

Механическое загрязнение – это загрязнение окружающей среды

относительно инертными в физико-химическом отношении бытовыми и

производственными отходами (строительный и бытовой мусор, упако-

вочные материала и т. п.). В наибольшей степени этому виду загрязне-

ния подвергаются почвы и водные объекты [24].

Засорение среды – одна из форм механического загрязнения, суще-

ственно ухудшающего эстетические и

рекреационные качества среды. К

данному виду загрязнения относится засорение околокосмического про-

странства. По современным данным в ближнем космосе находится око-

ло 3000 т космического мусора.

2.2.6. Оптимальный ландшафт и его формирование

Концепция оптимального ландшафта разработана крупными гео-

графами – Д.Л. Армандом, А.Г. Исаченко, Б.Б. Родоманом и др. Она ис-

ходит из того, что современная экологическая ситуация возникла не

только вследствие загрязнения окружающей среды и исчерпания ресур-

сов, но и вследствие неумеренного по масштабам преобразования есте-

ственных ландшафтов земли. Именно естественные

ландшафты земли

формируют сложившийся тип гидрологических, климатических, поч-

венных процессов, газовый состав атмосферы, состав биоты (живое ве-

щество планеты) и другие черты природы, обеспечивающие стабиль-

ность земной биосферы [41].

Поэтому деятельность, преобразующая облик земли – распашка и

застройка земель, вырубка лесов, осушение болот, создание водохрани-

лищ, разработка ископаемого сырья должны вестись с

учетом сохране-

ния оптимального соотношения разных природных угодий в каждом

географическом районе. Географами и биоэкологами установлено, что

наибольшим разрушениям подвергаются однообразные «моноландшаф-

ты», представленные на больших пространствах одним преобладающим

видом землепользования – полевым (с распашкой большой доли земли),

пастбищным, лесохозяйственным, лесозаготовительным. Чем более

«мозаичен» ландшафт, т. е. чем больше в ландшафте

сочетаются разные

виды угодий – полевые, луговые, лесные, водные, застроенные, тем бо-

лее устойчив такой ландшафт к антропогенным нагрузкам и природным

стихийным бедствиям, тем лучше он ассимилирует поступающие в него

загрязнения.

Установлено, что для каждой природной зоны имеются свои опре-

деленные сочетания угодий разных типов. Так, признано, что в таежной

зоне необходимо

поддерживать долю лесных земель в 35–55 % для само-

сохранения лесов и поддержания водного и климатического баланса.

В ареалах смешанных и разреженных лесов желательно сохранять соот-

ношение лесных, полевых и луговых угодий примерно поровну, на уров-

не 25–35 %. Для степных районов важно не превышать распашку земель

выше 45–50 %, и поднять долю лесов до 10

–15 %, а в структуре пашни

предусмотреть посевы трав, кустарниковых садовых насаждений [41].

Вырабатываются оптимальные размеры и формы участков этих

угодий. Здесь идея «дробности» и «мозаичности» угодий соотносится с

задачей экономической эффективности ведения на них хозяйства.

2.2.7. Экологическое состояние геосистем и экосистем

Антропогенные нагрузки и их последствия в значительной степени

определяют состояние современных экосистем. Понятие «состояние»

характеризует, прежде всего, временной аспект функционирования и

развития природных и природно-антропогенных объектов. Состояние

геосистем и экосистем – это характеристика их важнейших свойств за

определенный более или менее длительный промежуток времени, фор-

мирующихся под влиянием как естественных, так

и антропогенных

факторов [8].

Понятие «экологическое состояние» характеризует условия жизне-

обитания людей в пределах определенной конкретной территории или

акватории. С позиций геоэкологии, важнейшим фактором, формирую-

щим свойства природно-антропогенных гео- и экосистем, выступает хо-

зяйственная деятельность человека. Естественно, что ее последствия в

первую очередь определяют условия жизнеобеспечения населения. В

связи с

этим экологическое состояние геосистем и экосистем можно

рассматривать как совокупность показателей, характеризующих по-

следствия их антропогенных изменений за определенный более или ме-

нее длительный промежуток времени [9]. Имеются в виду прежде всего

показатели загрязнения окружающей среды, сокращения природных ре-

сурсов, деградации ландшафтов, ухудшения здоровья человека, исто-

щения генофонда растений и животных. Все

эти последствия проявля-

ются на фоне конкретных физико-географических условий, поэтому при

изучении и оценке экологического состояния экосистем нельзя абстра-

гироваться от их естественного экологического потенциала.

Состояние природных и природно-антропогенных геосистем и эко-

систем – это динамическая категория [1, 14]. Всякое состояние прехо-

дяще и имеет определенную длительность. Наиболее подвижны такие

компоненты

среды, как воздух, вода, биота. Их состояние может ме-

няться в течение короткого, времени – от нескольких часов до несколь-

ких месяцев. Состояние почв, верхнего слоя горных пород, форм микро-

и мезорельефа остается относительно стабильным за период от не-

скольких месяцев до нескольких десятков лет. Как показывают наблю-

дения, продолжительность антропогенных изменений в природных

комплексах в большинстве случаев составляет не менее 3–5 лет. Поэто-

му практически наиболее приемлемо изучение состояний длительно-

стью в несколько лет. Они могут быть описаны либо усредненными за

этот период показателями, либо показателями, полученными на момент

проведения исследований (например, раз в 5 лет). Целесообразно разли-

чать экологические (геоэкологические), санитарно-гигиенические и ме-

дико-демографические показатели состояния. К первой группе можно

отнести такие показатели, как площади деградированных земель, стадии

дигрессии пастбищ и рекреационных угодий, площади вырубленных и

сгоревших лесов, потеря

почвенного плодородия, уменьшение биологи-

ческой продуктивности биоценозов, степень антропогенного евтрофи-

рования водоемов и др. Во вторую группу входят величины кратности

предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в воздухе,

водах, почвах, продуктах питания. Третью группу составляют показате-

ли здоровья населения, детской смертности, генетических нарушений,

продолжительности жизни населения.

Выбор показателей экологического состояния в значительной

сте-

пени определяется уровнем и соответствующим ему рангом экосистем.

На региональном уровне – в административных районах и областях ши-

роко используются показатели, относящиеся к первой и третьей груп-

пам. На локальном и элементарном иерархических уровнях наиболее

важное значение имеют показатели второй группы, однако для их полу-

чения необходимы специальные наблюдения.

Поскольку

антропогенное воздействие на природу часто влечет за

собой негативные последствия, возникает необходимость оценки эколо-

гического состояния геосистем и экосистем и их компонентов. В при-

родопользовании цель оценки состоит в том, чтобы определить в пер-

вую очередь возможный ущерб от негативных последствий вмешатель-

ства человека в природные процессы с тем, чтобы выбрать

наилучший

вариант хозяйственного использования территории и акватории и их ре-

сурсов.

В качестве объектов выступают геосистемы и экосистемы и их ком-

поненты разной степени трансформации. В связи с этим выделяют два

направления оценки – технологическое (производственное) и социально-

экологическое. В первом случае субъектами выступают различные виды

производства (строительство, сельское хозяйство и

др.). Во втором слу-

чае изучение последствий хозяйственной деятельности проводят с пози-

ций, определяющих условия жизни и здоровья населения. Поэтому оцен-

ка экологического состояния одной и той же системы может быть много-

значной, в то время как результат измерения однозначен.

Сущность оценки состоит в сравнении показателей фактического

состояния окружающей среды с заранее определенными критериями.

В качестве критериев могут выступать показатели исходного состояния

наблюдаемых объектов, их естественные (фоновые) характеристики, а

также различные нормативные

показатели, характеризующие допусти-

мые меры воздействия человека на природные системы.

Критерии оценки экологического состояния можно разделить на

покомпонентные и комплексные [8]. Они должны выражать наиболее

существенные признаки состояния компонентов природной среды и их

закономерных сочетаний в виде территориальных и аквальных гео- и

экосистем. Необходимость использования покомпонентных критериев

связана с тем, что

во многих случаях оценить природный комплекс в

целом очень трудно, не оценив его отдельных сторон. Потребность же в

комплексных показателях возникает тогда, когда необходимо дать

оценку состояния экосистем не по одному свойству, а по сочетанию од-

новременно нескольких свойств. Оптимальным следует считать совме-

стное использование покомпонентных и комплексных критериев.

качестве признаков для сравнения чаще всего применяют норма-

тивные показатели – санитарно-гигиенические и экологические критерии.

Санитарно-гигиенические критерии устанавливают исходя из

требований экологической безопасности населения. К ним в первую

очередь относятся нормы предельно допустимых концентраций (ПДК)

загрязняющих веществ в воздухе, водах, почвах и продуктах питания, а

также нормы предельно допустимых выбросов

(ПДВ) в воздух и норма-

тивов допустимых сбросов (НДС) в водоемы. Степень загрязнения при-

родной среды принято оценивать по кратности превышения ПДК, ПДВ

и ПДС, классу опасности (токсичности) веществ, допустимой повторяе-

мости концентраций заданного уровня, количеству загрязняющих ве-

ществ. В случае одновременного присутствия нескольких загрязняющих

веществ используются так называемые суммарные

показатели. Так, при

наличии веществ с одинаковой степенью вредности суммарный показа-

тель загрязнения определяют, суммируя кратности превышения ПДК.

Санитарно-гигиенические критерии, несмотря на широкое их при-

менение в практике природопользования, лишь частично отвечают тре-

бованиям экологической оценки. Значения ПДК территориально не

дифференцированы, они не учитывают влияния реальной физико-

географической ситуации (климат

, геохимические условия, состав при-

родных вод и др.). При их разработке часто не принимаются во внима-

ние процессы превращения загрязняющих веществ при переходе из од-

ной среды в другую, их миграционные свойства, способность накапли-

ваться в отдельных компонентах экосистем и вызывать вторичное за-

грязнение. Последствия антропогенных изменений природы связаны не

только с загрязнением среды, но и с другими формами трансформации

(например, механическим нарушением структуры гео- и экосистем). В

связи с этим для оценки состояния окружающей

среды необходимо ис-

пользовать и экологические критерии.

Экологические критерии – структурно-функциональные показате-

ли гео- и экосистем, характеризующие их естественное или измененное

состояние. Для части из них установлены экологические нормативы –

максимальные величины нагрузок на геосистемы, при которых их ос-

новные структурно-функциональные характеристики (продуктивность,

интенсивность биологического круговорота, видовое разнообразие, ус-

тойчивость и

др.) не выходят за пределы естественных изменений. Ус-

тановлены нормативы сельскохозяйственного, лесохозяйственного,

рекреационного воздействия, но они имеют преимущественно произ-

водственную, а не экологическую направленность (нормы выпаса скота,

внесение удобрений и пестицидов, величины рекреационных нагрузок

на ландшафты и др.). Слабо разработаны нормативы допустимых пре-

образовательных воздействий (распашка, мелиорация, застройка зе-

мель),

почти отсутствуют нормативные показатели, характеризующие

функционирование гео- и экосистем в условиях различных антропоген-

ных нагрузок [8].

Покомпонентные экологические критерии используют для оценки

состояния воздуха, почв, вод, биоты. К ним относятся такие показатели,

как содержание диоксида углерода в атмосферном воздухе и биогенных

веществ в водах водоемов, процент деградированных земель, содержа-

ние гумуса в

почвах, лесистость территорий, видовое разнообразие рас-

тений и животных и многие другие. По их колебанию можно с большой

достоверностью установить изменения природных систем под влиянием

как естественных, так и антропогенных факторов.

К комплексным экологическим критериям относятся показатели,

характеризующие состояние гео- и экосистем в целом (например [40]).

Они могут быть получены на

основе суммирования покомпонентных

критериев или путем нахождения общесистемных индикаторов. Один из

способов получения суммарного показателя (X

) представляет собой

расчет по следующей формуле:

∑

iiS

где n – число покомпонентных критериев; x

– показатель компонента

(в относительных величинах); K

– массовый коэффициент показателя [8].

Поиск общесистемных индикаторов состояния антропогенного из-

менения природной среды – сложная и еще нерешенная задача. Пред-

ложен ряд показателей, количественно характеризующих структуру и

функционирование геосистем и экосистем. Среди них можно выделить

интенсивность биологического круговорота, определяемую как отно-

шение массы ежегодной биологической продукции к общей биомассе;

естественную способность систем к самоочищению, обусловленную

особенностями

взаимосвязей и скоростью биологического круговорота;

энерго-вещественный баланс природных систем и др. В условиях го-

родских геосистем показателем экологического состояния окружающей

среды может служить здоровье населения (уровень младенческой

смертности, врожденные аномалии развития новорожденных, заболе-

ваемость детей и взрослых и др.).

Рассмотренные критерии дают возможность оценить степень и на-

правление изменений

природных комплексов и их компонентов как во

времени, так и в пространстве. Временные (динамические) показатели

характеризуют скорость нарастания неблагоприятных изменений при-

родной среды (например, скорость накопления тяжелых металлов в

почве, скорость прироста площадей эрозии и др.). Пространственные

критерии характеризуют размеры ареалов, в пределах которых прояв-

ляются антропогенные нарушения природных комплексов и

их компо-

нентов. Они могут быть выражены как относительными показателями

(например, процент площади земель, выведенных из землепользования),

так и абсолютными величинами (например, в виде площадей дегради-

рованных территорий).

Для оценки состояния окружающей среды с помощью рассмотрен-

ных критериев необходимо ранжировать их величины по нескольким

градациям относительно неизмененных или, наоборот, полностью

на-

рушенных объектов исследования. Затем каждой градации присваивает-

ся определенная степень благоприятности или неблагоприятности по-

следствий изменения природных систем исходя из конкретных условий

изучаемой территории.

2.2.7.1. Показатели оценки состояния геосистем и экосистем и их компонентов

Многие элементы и компоненты геосистем и экосистем одновре-

менно являются ценными природными ресурсами, которые широко ис-

пользуются в хозяйственной деятельности человека. Естественно, что от

состояния ресурсов в большой степени зависит их использование. Одна

из важных задач природопользования – определение показателей, по-

зволяющих оценить природные и природно-антропогенные комплексы.