Имя материала: Экология. Природа - Человек - Техника

Автор: Т.А. АКИМОВА

7.3. экологическая безопасность

Рассмотренные выше примеры антропогенных воздействий и экологических поражений - от локальных техногенных катастроф до глобального экологического кризиса - свидетельствует о том, что современное состояние системы экосферы представляет собой значительную опасность для всего человечества, биосферы и техносферы Земли. За короткий исторический срок хозяйственная деятельность человека дестабилизировала всю систему, вызвав глобальный экологический кризис. В силу существующих в системе внутренних связей эта дестабилизация ударяет по самому человеку (эффект бумеранга). Наступил момент, когда на человека воздействует измененная им природа. Эта опасность тем реальнее, чем выше численность и технико-экономический потенциал человечества. Это - «экологическая опасность» (Реймерс, 1992). Для того, чтобы противостоять экологической опасности, необходимо развивать новые формы взаимодействия общества и природы. Возникает комплексная эколого-экономическая, научно-техническая и правовая проблема - обеспечение экологической безопасности.

Существует «Концепция экологической безопасности РФ», утвержденная -Минприроды России в 1994 г. Однако теоретические основы экобезопасности находятся пока в стадии разработки. Само понятие «экологическая безопасность» трактуется различным образом. Основываясь на общем определении понятия «безопасность», установленном Законом РФ «О безопасности» (1992 г.), предлагается следующее определение: «экологическая безопасность - состояние защищенности жизненно важных интересов личности, общества и государства в процессе взаимодействия общества и природы от реальных или потенциальных угроз, создаваемых антропогенным или естественным воздействием на окружающую среду». Оно может быть сведено к краткой формуле: «состояние защищенности от опасности». Но так же, как защита не исчерпывает защищенности, так и состояние защищенности не исчерпывает безопасность.

Безопасность сложной системы определяется не столько субъектами защиты или факторами внешней защищенности, сколько внутренними свойствами - устойчивостью, надежностью, способностью к авторегуляции. В наибольшей степени это относится именно к экологической безопасности. Человек, общество, государство не могут быть гарантами собственной экологической безопасности до тех пор, пока продолжают нарушать устойчивость и биотическую регуляцию окружающей природной среды.

Критерии экологическая безопасности. Научная литература, различные рекомендательные и нормативные документы содержат множество частных критериев экологической безопасности. При этом часто невозможно судить, по какому из этих критериев можно вынести окончательное суждение о безопасности того или иного объекта. Поэтому возникает необходимость разработки и использования небольшого числа основных или интегральных критериев безопасности и получения на их основе обобщенной оценки состояния объектов различного уровня - от экосферы в целом до индивидуума, отдельного человека.

Для экосферы и ее частей - биомов, регионов, ландшафтов, т.е. более или менее крупных территориальных природных комплексов, включая и административные образования, основным критерием экологической безопасности может служить уровень эколого-экономического, или природно-производственного паритета, т.е. степени соответствия общей техногенной нагрузки на территорию ее экологической техноемкости - предельной выносливости по отношению к повреждающим техногенным воздействиям. Для отдельных экологических систем главными критериями безопасности выступают целостность, сохранность их видового состава, биоразнообразия и структуры внутренних взаимосвязей. Наконец, для индивидуумов главным критерием безопасности является сохранение здоровья и нормальной жизнедеятельности.

Безопасность территориальных комплексов. Оценка безопасности территориального природно-социального комплекса (природно-технической геосистемы) основана на соизмерении природных и техногенных (производственных) потенциалов территории (Акимова, Хаскин, 1994). Введем основной критерий безопасности и связанные с ним понятия:

U £ Tэ                           (7.1)

где U - природоемкость производственного комплекса территории, т.е. совокупность объемов хозяйственного изъятия и поражения местных возобновимых ресурсов, включая загрязнение среды и другие формы техногенного угнетения реципиентов, в том числе и ухудшение здоровья людей;

       Тэ - экологическая техноемкость территории (ЭТТ) - обобщенная характеристика территории, отражающая самовосстановительный потенциал природной системы и количественно равная максимальной техногенной нагрузке, которую может выдержать и переносить в течение длительного времени совокупность всех реципиентов и экологических систем территории без нарушения их структурных и функциональных свойств.

Критерий U £ Tэ отвечает экологическому императиву и означает, что совокупная техногенная нагрузка не должна превышать самовосстановительного потенциала природных систем территории. Критерий лежит в основе экологической регламентации хозяйственной деятельности. Величины U и Tэ зависят от многих факторов; их определение в конкретных? случаях представляет сравнительно легко решимую задачу для U и более сложную для Tэ.  Обе величины могут быть выражены массой вещества, стандартизованной по опасности (токсичности), а также иметь энергетическое или денежное выражение. При общих модельных оценках предпочтителен энергетический подход, который позволяет соизмерять объемы технической и биологической энергетики в рассматриваемом природно-хозяйственном комплексе (Акимова, Хаскин, 1994).

Для отдельной территории ее экологическая техноемкость Tэ объективно равна предельно допустимой техногенной нагрузке (ПДТН). Если последняя берется как некий норматив, то может отличаться от ЭТТ, так как учитывает еще и социальную ценность объектов, испытывающих нагрузку. Поэтому в определении ПДТН возможен произвол, зависящий от представлений общества, экспертов или органа, утверждающего норматив, о требованиях к экологической обстановке. Диапазон представлений может быть очень широким, если сравнивать, например, позиции активистов «Гринпис» и технократов ВПК.

Экологическая техноемкость территории является только частью полной экологической емкости территории. Последняя определяется:

а) объемами основных природных резервуаров - воздушного бассейна, совокупности водоемов и водотоков, земельных площадей и запасов почв, биомассы флоры и фауны;

б) мощностью потоков биогеохимического круговорота, обновляющих содержимое этих резервуаров, - скоростью местного массо- и газообмена, пополнения объемов чистой воды, процессов почвообразования и продуктивностью биоты.

Если трем компонентам среды обитания - воздуху, воде и земле (включая биоту экосистем и совокупность реципиентов) приписать соответственно индексы 1, 2 и 3, то ЭТТ может быть приближенно вычислена по формуле:

 

               (7.2)

 

где Tэ - оценка ЭТТ, выраженная в единицах массовой техногенной нагрузки (усл.т/год);

Еi - оценка экологической емкости i-ой среды (т/год);

Хi - коэффициент вариации для естественных колебаний содержания основной субстанции в среде;

ti - коэффициент перевода массы в условные тонны (коэффициент относительной опасности примесей - усл.т/т). Экологическая емкость каждого из трех компонентов среды рассчитывается по формуле:

Е = VCF,

где V - экстенсивный параметр, определяемый размером территории, площадь или объем ( км2, км3);

С - содержание главных экологически значимых субстанций в данной среде (т/км2, т/км3); например СО2 в воздухе или плотность распределения биомассы на поверхности земли;

F -скорость кратного обновления объема или массы среды (год-1).

Безопасность экосистемы определяется близостью ее состояния к границам устойчивости. Ключевыми требованиями в этом смысле являются: сохранение размера и биомассы экосистемы, постоянство видового (популяционного) состава и численных соотношений между видами и функциональными группами организмов. От этого зависит стабильность трофических связей, внутренних взаимодействий между структурными компонентами экосистемы и ее продуктивность. Критерием безопасности (устойчивости) отдельной популяции в составе экосистемы может служить выражение sr £ 2г, где г - репродуктивный потенциал, a sr - дисперсия его отклонений от среднего уровня. При sr > 2r резко возрастает вероятность деградации и вымирания популяции.

Для большинства наземных естественных сообществ показатель разнообразия видового состава по Симпсону имеет значения D = 0,7 - 0,9 и более. Низкое разнообразие на уровне D = 0,05 - 0,2 наблюдается в посевах монокультур или в сильно деградированных природных сообществах, когда остается практически один наиболее устойчивый доминантный вид. Средние значения показателя Симпсона (D = 0,2 - 0,7) свидетельствуют о неустойчивости сообщества. Изменение показателя биоразнообразия более чем на 5\% уже свидетельствует о наличии чрезмерных внешних нагрузок на экосистему, а более чем на 50\% - о чрезвычайно опасном уровне внешнего воздействия.

Экологическая безопасность человека. Для измерения степени экологической безопасности человека может быть использована функция здоровья Н, являющаяся векторной величиной вида:

 

             (7.3)

 

где mi(t) - возрастные коэффициенты заболеваемости и смертности;

Т   - средняя продолжительность жизни;

T(t) - ожидаемая продолжительность жизни в возрасте t;

Fm{t) - коэффициент рождаемости в возрасте t (различаемый по полу т);

Пj(k) - частоты генетически обусловленных болезней (j - категория болезни) по поколениям k и другие показатели, характеризующие здоровье (Быков, Мурзин, 1997).

Техногенные воздействия на качество среды и состояние человека изменяют все эти величины и функцию здоровья в целом.

Степень ухудшения качества среды обитания, доходящая до критических значений, в основном оценивается по нормированной сумме кратностей превышения нормативных лимитов общей загрязненности воздуха (K1), воды (K2) и продуктов питания (K3) химическими веществами и радионуклидами:

 

                    (7.4)

 

где Kp - суммарная кратность превышения нормативно допустимой общей загрязненности среды обитания людей;

ai - весовые коэффициенты, определяющие сравнительное значение каждого из слагаемых в зависимости от природно-климатических и социально-экономических особенностей территории. Минимальное значение а, не может быть меньше 1.

Kp и Ki называют коэффициентами концентрации загрязнения (ККЗ). Практика показывает, что за исключением аварийных выбросов особо опасных веществ в атмосферу при неблагоприятных метеоусловиях, наибольший вклад в формирование отрицательных последствий загрязнения приходится на питьевую воду и продукты питания. В общем случае каждый из показателей Ki определяется как

           (7.6)

 

где Tj - средний индекс вредности j-го компонента загрязнения в данной среде;

Т,= 1/Cj n ; Cj n - его ПДК в среде, нормированная относительно ПДК какого-нибудь распространенного загрязнителя;

Cj f - фактическая концентрация j-го компонента в данной среде;

f - коэффициент, зависящий от специфики распространения поллютантов в данной среде

 

Рис. 7.1. Зависимость превышения региональной фоновой заболеваемости населения от превышения нормативной загрязненности среды

Р - общая заболеваемость; Рф - фоновая заболеваемость, не содержащая элементов экопатологии; Кр - общая загрязненность среды - сумма кратностей превышения ПДК. Обозначены координаты (х, у) - точки достоверного расхождения графиков, при котором прирост заболеваемости за счет экопатологии становится статистически значимым

 

При К ³ 1 загрязненность данной среды считается критической (превышение ПДК). В еще большей мере это относится к сумме превышений в разных средах – Кр, так как при Кр >1 резко возрастает риск экологического поражения. Риск, т.е. вероятность поражения, измеряется относительной частотой случаев поражения за определенное время.

Обработка большого массива данных медстатистики и экологического мониторинга для разных городов и районов России, включая зоны разной степени экологического поражения, позволила установить закономерность влияния загрязненности среды на общую заболеваемость (рис. 7.1). Кривая соответствует эмпирическому уравнению:

 

                     (7.6)

 

где Р/Рф - отношение между общей заболеваемостью и фоновой заболеваемостью при отсутствии экопатологии;

Рm - условная максимальная заболеваемость, соответствующая крайней экоэпидемиологической ситуации (100\% заболеваемость из-за загрязнения среды);

К   - общая загрязненность среды (Кр);

а, b - параметры логистической функции.

Критерием безопасности и нормирования загрязнения может служить то минимальное значение Кp, при котором прирост заболеваемости за счет экопатологии становится статистически значимым, т.е. расхождение графиков Р/Рф(Кр) и Рф(Кр) с их доверительными интервалами делается достоверным.

Кроме приведенных медико-биологических оценок безопасности и экологического риска существуют технические критерии безопасности, выработанные на основе статистики тяжелых техногенных аварий. Их количественное определение основано на методе двумерных диаграмм «частота - последствия» и на использовании пространственно-временной функции риска, которая характеризует поле риска вокруг технического источника.

 

Страница: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 |