Геохимическая опасность и риск на урбанизированных территориях: анализ, прогноз, управление
| Вид материала | Автореферат |
- Верещагин В. В, 216.25kb.
- На правах рукописи, 372.38kb.
- Календарный план учебных занятий по дисциплине «Техногенные системы и экологический, 322.76kb.
- Учебно-тематический план «управление рисками предприятия» Целевая аудитория, 66.64kb.
- Вопросы к экзамену по курсу «Банковский риск-менеджмент» для студентов 2 курса магистратуры, 27.97kb.
- 1. Анализ среды окружения. Рынок угрозы, шансы, риск, 412.61kb.
- Реферат Дипломный проект содержит 157 страниц, 11 рисунков, 40 таблиц, 25 источников,, 57.74kb.
- Валтарс Риск Менеджмент Система управления рисками. Принципы построения, внутренние, 43.81kb.
- Вопрос 21 раздел 2, 58.2kb.
- Рабочая программа по дисциплине Анализ и прогноз уровня загрязнения атмосферы, океана, 4335.45kb.
Учреждение Российской академии наук
Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН (ИГЭ РАН)
На правах рукописи
Галицкая Ирина Васильевна
ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ И РИСК
НА УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ: АНАЛИЗ, ПРОГНОЗ, УПРАВЛЕНИЕ
Специальность 25.00.36 - геоэкология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора геолого-минералогических наук
Москва – 2010
Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН (ИГЭ РАН)
Научный консультант: доктор технических наук, профессор
-
Е.С.Дзекцер
Официальные оппоненты:
доктор геолого-минералогических наук, профессор
И.С.Зекцер
доктор геолого-минералогических наук, профессор
А.В.Лехов
доктор геолого-минералогических наук, профессор
А.П. Хаустов
Ведущая организация - Российский государственный геологоразведочный
университет им. Серго Орджоникидзе
Защита состоится «25» июня 2010 г. в 14.00 часов на заседании Диссертационного совета Д 002.048.01 в Учреждении Российской академии наук Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН (ИГЭ РАН) по адресу:109004, Москва, ул. Николоямская, д. 51
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГЭ РАН по адресу: 101000, Москва, Уланский пер., д.13, стр.2.
Автореферат разослан «….»__________2010 г.
Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 101000, Москва, Уланский пер., д.13, стр.2, а/я 145, ученому секретарю Диссертационного совета Д 002.048.01 кандидату геолого-минералогических наук Г.И.Батраку
Ученый секретарь
Диссертационного совета
кандидат геолого-минералогических наук Г.И.Батрак
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Обеспечение безопасности всегда являлось одной из важных проблем личности, общества и государства, однако наибольшей остроты она достигла во второй половине ХХ века. В настоящее время развитие цивилизации привело к активизации опасных природных и техноприродных процессов, нарушению экологического баланса, деградации природной среды. Значительное ухудшение экологической обстановки наблюдается не только на локальном и региональном, но даже на глобальном уровне. Особенно актуально обеспечение экологической безопасности населения городов (прежде всего мегаполисов) от угроз, связанных с воздействием загрязненной природной среды. Анализ, оценка и прогноз рисков, обусловленных формированием загрязненных и агрессивных компонентов природной среды и их воздействием на население и объекты городской инфраструктуры - важные элементы обеспечения устойчивого развития урбанизированных территорий, определяющие их оптимальное использование и безопасность жителей. Несмотря на то, что исследования данных рисков активно проводятся зарубежными, а в последние десятилетия и российскими специалистами, единая теоретическая и методическая база исследований разработана недостаточно, что определяет актуальность развития и совершенствования направления. Кроме того, основное внимание уделяется разработке различных аспектов оценки воздействия загрязненных сред на разных реципиентов, тогда как изучение такой важной составляющей риска как формирование загрязненной и агрессивной природной среды, особенно в вероятностной постановке, развивается значительно медленнее. Постановка данной темы обусловлена остротой проблемы обеспечения экологической безопасности на урбанизированных территориях и необходимостью развития теоретических, методологических и методических положений прогноза и управления техноприродными рисками, связанными с загрязнением и агрессивностью природной среды. Актуальность работы подтверждается включением данной темы в программу Президиума РАН (проект 8.1. «Теоретические и методические основы количественной оценки риска природных явлений и катастроф. Прогноз и управление геологическим и геохимическим риском». 2009 г.) и Программу 11 Отделения Наук о Земле РАН (тема «Оценка и прогноз изменения экологического состояния подземных вод на техногеннонагруженных территориях (мониторинг, прогнозы, риски). 2009-2010 гг.»)
Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы - разработка теоретических, методологических и методических основ анализа, оценки, прогноза и управления геохимической опасностью и риском на урбанизированных территориях.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Критический анализ современного состояния исследований опасностей и рисков, обусловленных загрязненностью и агрессивными свойствами компонентов природной среды.
2. Разработка обобщенной концептуальной модели формирования техноприродной геохимической опасности и риска и определение основных составляющих геохимического риска на основе анализа и схематизации источников и факторов формирования опасных геохимических ситуаций на урбанизированных территориях.
3. Разработка методологических и методических основ анализа, оценки и прогноза геохимической опасности и риска на разных этапах освоения урбанизированных территорий.
4. Научное обоснование принципов управления геохимическим риском.
5. Разработка методологических и методических подходов к районированию урбанизированных территории по степени геохимической опасности.
6. Обоснование методических подходов к созданию системы мониторинга как элемента управления геохимическим риском.
7. Апробация основных положений методики оценки, прогноза и управления геохимической опасностью и риском на конкретных объектах.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования является техноприродный геохимический риск, предметом исследования – закономерности его возникновения на урбанизированных территориях, прогноз и управление риском. В связи с тем, что достаточно сложно с равной степенью детальности рассмотреть риск, связанный с формированием и реализацией опасных геохимических ситуаций для всех компонентов природной среды, основное внимание уделено подземной гидросфере.
Методы и методика исследования, достоверность и обоснованность полученных результатов. Для решения поставленных задач был применен комплексный метод, заключающийся в теоретическом анализе и научном синтезе существующих методов оценки, прогноза и управления техноприродными рисками, системном подходе к исследованию геохимического риска, теоретическом анализе источников, процессов и факторов формирования геохимической опасности и возникновения риска на урбанизированных территориях, экспериментальном и математическом моделировании гидрогеохимических процессов, апробации основных положений на конкретных объектах.
Основные положения и выводы работы обосновываются теоретическими и натурными исследованиями, проведенными в связи с оценкой и прогнозом загрязнения различных компонентов природной среды на урбанизированных территориях и обоснованием геохимического мониторинга на различных объектах.
Основной объем исследований выполнен на объектах Москвы и Московской области; использовались также материалы исследований, проведенных автором в Ставропольском крае, Свердловской области, Курганской области, гг. Тольятти, Кисловодск, Березняки, Рубежное (Украина).
Личный вклад автора. В диссертационной работе приводятся результаты многолетних исследований, выполненных лично автором или под его руководством. Автору принадлежат: выбор направления исследования и постановка проблемы, аналитический обзор литературы, разработка обобщенной концепции формирования геохимической опасности и возникновения риска на урбанизированных территориях, теоретических, методологических и методических положений прогноза и управления геохимическим риском, теоретическое обобщение данных, постановка, руководство и участие в исследованиях по апробации теоретических и методологических положений, формулировка выводов. Результаты разработок, проведенных в соавторстве с другими исследователями и касающиеся в основном апробации ряда положений диссертации на конкретных участках, включены в диссертацию только при наличии совместных публикаций.
Научная новизна проведенных автором исследований
Впервые на единой концептуальной основе разработаны теоретические, методологические и методические положения и ряд практических предложений по оценке, прогнозу и управлению геохимическим риском, главными из которых являются следующие.
1. Создание обобщенной концептуальной модели формирования техноприродной геохимической опасности и риска на урбанизированных территориях на основе анализа и схематизации источников и факторов формирования опасных геохимических ситуаций.
2. Разработка методологических и методических положений прогноза техноприродного геохимического риска в вероятностной постановке, в основу которой положен принцип анализа вероятности формирования различных составляющих техноприродного риска как основание при принятии решений по предупреждению формирования опасных геохимических состояний различных компонентов природной среды и воздействия загрязненных и агрессивных сред на население и объекты инфраструктуры.
3. Развитие методологии управления геохимическим риском на урбанизированных территориях на основе принципов системности и ситуационности.
4. Разработка методического подхода к построению карт геохимической опасности, основанного на районировании территории по геохимическому состоянию природных сред, обусловливающих возникновение социального риска при проживании на данной территории и экономического риска при ее хозяйственном использовании.
5. Обоснование ряда методологических положений и практических предложений по формированию системы мониторинга как метода управления геохимическим риском.
Основные защищаемые положения.
На защиту автором выносятся следующие положения.
1. Закономерности формирования техноприродной геохимической опасности и возникновения риска на урбанизированных территориях, формализованные в обобщенной концептуальной модели. В основу модели положена концепция возникновения риска как результата последовательно обусловленных вероятностных событий в социоприроднотехнической системе - воздействия техногенного источника, нахождения природного объекта в зоне техногенных воздействий, формирования опасного результирующего воздействия, проявления неустойчивости природного объекта, контакта объекта опасности (реципиента) с природным объектом, проявления объектом опасности (реципиентом) уязвимости.
2. Основными принципами методологии прогноза техноприродного геохимического риска на разных этапах освоения урбанизированных территорий являются: представление урбанизированной территории как социоприроднотехнической системы, отраженной в модели «эргатическая система (лицо, принимающее решение и техногенные источники воздействий) - природная среда - объект опасности»; выполнение прогнозных оценок риска с точностью и достоверностью, соответствующих стадии проектирования, и зависящих от уровня ответственности объекта опасности, интенсивности потенциальных техногенных воздействий, уязвимости природной среды и объекта опасности, величины предполагаемого риска; использование вероятностных подходов (от субъективных оценок вероятности до сложных статистических процедур и стохастического моделирования).
3. В основу методологии управления техноприродным геохимическим риском положены: 1- принцип системности, предполагающий выделение в системе управления трех взаимодействующих подсистем управления: 1- техногенными источниками, 2 -природной средой и 3 - объектами опасности и 2 – принцип ситуационности, заключающийся в принятии или корректировке управленческих решений в соответствии со складывающейся ситуацией и вытекающий из случайного характера поведения всех подсистем. Обоснование и выбор управляющих решений осуществляется на основе анализа и прогноза геохимического риска и всех его составляющих при сценарном подходе к развитию событий в двух моделях: 1- техногенный источник – природная среда, 2- природная среда - объект опасности. Важность сценарного подхода обусловлена спецификой развития СПТС, как сложной системы, для которой характерны нелинейность, вероятностный характер формирования и реализации опасных геохимических ситуаций.
4. Методика построения карты геохимической опасности, основанная на районировании территории по геохимическому состоянию природных сред, которое может привести к возникновению социального риска при проживании на данной территории и экономического риска при ее хозяйственном использовании. Категории опасности определяются по сочетанию уровней загрязненности различных природных сред, защищенности подземных вод от загрязнения, агрессивности грунтовых вод, подтопления территории, с учетом ранжирования техногенно измененного химического состава природных сред по степени воздействия на население. При ранжировании учитывается как непосредственное влияние загрязненных и агрессивных сред на здоровье человека, так и их косвенное влияние на жизнедеятельность населения (повышение агрессивного воздействия подземных вод на фундаменты на подтопленных территориях, обусловливающее разрушение зданий и вывод из строя жизнеобеспечивающих коммуникаций).
5. Мониторинг для целей решения задач управления техноприродным геохимическим риском на объектном и муниципальном уровнях должен представлять собой информационно-диагностическую систему наблюдений, оценки и прогноза изменения состояния основных элементов структуры опасности и риска (источников техногенного воздействия, природной среды и объектов опасности) на всех этапах жизненного цикла объектов. Программы мониторинга разрабатываются на основе анализа сценариев развития событий при наибольшей детальности проработки наиболее вероятного варианта. Мониторинг должен контролировать не только параметры, которые позволяют установить соответствие состояния среды действующим нормативам, но и показатели, которые дают возможность выяснять или уточнять условия формирования и изменения геохимического состояния среды, контролировать изменение сценариев развития ситуаций, совершенствовать или корректировать программы мониторинга и расчетные модели.
Практическая значимость работы.
Результаты методологических и методических исследований были использованы при выполнении работ по проекту 2.2.2. «Оценка геохимического риска на территории г. Москвы» в рамках программы «Безопасность Москвы», при составлении карты геохимического риска участков 3-го транспортного кольца г. Москвы, оценке геохимической опасности территорий бывших полей фильтрации в 14 микрорайоне Марьинского парка для целей строительства», при обосновании мероприятий по восстановлению водной системы Лефортовского парка, при разработке программ мониторинга техногенных изменений компонентов природной среды Бованенского и Заполярного нефтегазоконденсатных месторождений, Уренгойского газового месторождения.
Теоретические и методологические разработки могут быть использованы при проведении оценки и прогноза рисков, связанных с загрязнением и агрессивностью природных сред на различных стадиях проектирования; при строительстве и эксплуатации объектов; обосновании управляющих решений по минимизации риска.
Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований и положения диссертации были доложены и обсуждались на международных, всесоюзных и российских совещаниях, конференциях и семинарах, основными из которых являлись:
- II Международный Конгресс «ЭКВАТЕК» (Москва, 1996);
- Международный cимпозиум «Инженерно-геологические проблемы урбанизированных территорий» (Екатеринбург, 2001);
- годичные сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (Сергеевские чтения) (Москва, 1999, 2002, 2003, 2004, 2005, 2008);
- 32-й Международный геологический конгрессе (Флоренция, Италия, 2004);
- Симпозиум по мониторингу природных опасностей и управлению риском (Тайвань, 2007);
- 33–й Международный геологический конгресс (Осло, Норвегия, 2008 г.);
- Совместный Российско-Итальянский семинар « Предупреждение и снижение природных опасностей (Козенца, Италия, 2008) Russian-Italian Seminar on Natural Hazards Prevention and Mitigation. Cosenza, Italy, 2008
- Cовместный Российско- Индийский семинар «Снижение природных и техногенных опасностей». (Дели, Индия, 2009 г.);
- Международная конференция Международной ассоциации математических геонаук, в Стэнфордском университете (Стэнфорд, США, 2009 г.) (International Association for Mathematical Geosciences Meeting 2009 (IAMG 2009) Stanford, California, USA, August 23-28, 2009.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 54 работах, 13 статей опубликовано в реферируемых журналах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 403 страницах, состоит из введения, 7 глав и заключения. Работа проиллюстрирована 54 рисунками и содержит 23 таблицы. Список использованных источников включает 284 отечественных и 110 зарубежных наименований.
Работа выполнена в лаборатории гидрогеоэкологии Учреждения Российской академии наук Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН (ИГЭ РАН).
Благодарности. Автор благодарит за всестороннюю помощь и поддержку при выполнении данной работы. сотрудников лаборатории гидрогеоэкологии ИГЭ РАН к.г.-м.н. Г.И.Батрака, д.г.-м.н. В.П.Зверева, к.г.-м.н. И.А.Костикову, к.г.-м.н. И.А.Позднякову, к.хим.н. В.С.Путилину, д.г.-м.н. С.М.Семенова, Л.С.Томса, Т.И.Юганову. Автор глубоко благодарна ушедшему из жизни профессору, д.т.н. Е.С. Дзекцеру за помощь в постановке данной работы и ценные советы, д.г.-м.н. Позднякову С.П. за ценные консультации при проведении стохастического моделирования, к.г.-м.н. А.И.Арбузову за помощь при разработке методики составления карт геохимической опасности и риска.
Исследования выполнялась при поддержке грантов РФФИ (97-05-64608-а, 00-05-64957-а, 02-05-81004-Бел2002_а, 08-05-90007-Бел_а, 08-05-90100-Мол_а) и гранта МКНТ (1-1-24. 2002).
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность исследований, сформулированы цель и задачи диссертационной работы, изложены методология и методика исследований, сформулированы научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы.