Геоэкологические условия природопользования и безопасности урбанизированного региона сибири (на примере Кузбасса)

Вид материалаАвтореферат
Оценка состояния атмосферного воздуха.
Оценка состояния водных объектов Кемеровской области.
1. Геоэкологический мониторинг компонентов природно-тех-нических комплексов, включая природную среду и факторы техногенного возд
2. Реализация управленческих решений
3. Организационно-технические мероприятия
4. Информационное обеспечение
Подобный материал:
1   2   3

Оценка состояния атмосферного воздуха. К концу 70-х гг. ХХ в. Кемеровская область вышла на первое место в Российской Федерации по загрязнению атмосферного воздуха и превосходит суммарный выброс пыли и газа Новосибирской, Томской областей и Алтайского края, вместе взятых (табл. 1, 2а, 2б, 3). В целом по области на одного жителя в среднем приходится 475 кг загрязняющих веществ от выбросов стационарных источников.

Уровень загрязнения атмосферного воздуха определяется, главным образом, концентрацией диоксида азота, взвешенных веществ и бенз(а)пирена. В Кемерово, Новокузнецке и Прокопьевске средняя концентрация диоксида азота в 2006 г. осталась на уровне 2005 г. Выбросы канцерогенного газа бенз(а)пирена в 2006 г. больше всего превысили стандарт ВОЗ в IV-V ГЭЗ: в г. Кемерово в 2,7, в Новокузнецке – 3,5, в Прокопьевске – в 3,3 раза. Общая масса выбросов за 2006 г. практически сохранилась на уровне предыдущего года и составила 1715 тыс. т, в том числе от стационарных источников – 1342 тыс. т.


Таблица 1 – Выбросы наиболее распространенных загрязняющих атмосферу веществ

(тыс. т), отходящих от стационарных источников (19982005 гг.) (Хорошилова, 2008)


Всего

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

892,6

981,1

1080,8

1225,2

1240,5

1255,6

1304,2

1342,2

в том числе:

твердые вещества

192,2

200,0

214,6

212,3

200,9

211,3

215,6

220,4

газообразные

и жидкие вещества

700,4

781,1

866,2

1012,9

1039,6

1044,3

1088,6

1111,8

из них:

диоксид серы

123,8

127,4

130,3

121,6

131,7

132,4

138,6

139,2

окись азота

88,8

93,9

94,2

92,4

90,0

92,5

94,4

96,2

окись углерода

365,6

381,1

395,6

382,8

354,6

367,4

371,3

377,2

углеводороды (без ЛОС)

63,6

162,0

225,7

394,1

446,5

521,6

565,8

623,8

летучие органические

соединения

32,6

3,0

6,6

8,1

2,8

6,4

12,3

13,2


Таблица 2а – Удельный вес проб атмосферного воздуха с превышением ПДК по «угольным» городам

Кемеровской области (Хорошилова, 2008)


Города

2001 г.

2002 г.

2003 г.

2004 г.

2005 г.

Анжеро-Судженск

26,4

11,9

14,5

10,3

8,0

Белово

13,7

10,3

10,0

6,4

8,9

Киселёвск

8,4

8,5

6,9

7,9

12,1

ЛенинскКузнецкий

32,7

19,7

26,0

16,4

21,8

Междуреченск

20,6

17,8

10,2

10,6

6,2

Осинники

16,6

18,4

13,2

18,4

18,8

Прокопьевск

26,6

23,5

20,8

23,2

4,9



Таблица 2б – Доля проб атмосферного воздуха с превышением ПДК по приоритетным показателям за 2005 г.

в городах с устойчивым загрязнением (Хорошилова, 2008)


Вещество

Кемерово

Новокузнецк

Прокопьевск

Диоксид азота

16,6

25,9

49,5

Взвешенные вещества

0

4,3

11,6

Фтористый водород



21,7



Оксид углерода

0,3

0,9

2,0

Формальдегид

0,1

6,6



Изопропиловый спирт

3,2

18,6



Аммиак

14,0

0

0

Сажа

3,8

4,7

7,1

Анилин

2,3





SO2+NO2

17,2

26,6

50,3

SO2+NO2+фенол+CO

38,9

55,9




Таблица 3 – Удельный вес (%) ингредиентов выбросов в атмосферу в городах с наибольшим уровнем

загрязнения окружающей среды (2002–2006 гг.) (Хорошилова, 2008)


Города

Твердые

вещества

Диоксид

серы

Оксид

углерода

Оксид

азота

Углеводороды

(без ЛОС)

Летучие органические соединения

Белово

28,2

17,2

9,5

13,5

29,6

0,0

Кемерово

24,6

26,4

11,8

26,4

5,1




Ленинск-Кузнецкий

9,5

3,6

10,1

2,9

73,9

0,0

Междуреченск, Междуреченский р-он

11,7

1,2

5,1

2,1

79,5

0,1

Мыски

28,5

40,3

2,3

24,4

0,7

0,2

Новокузнецк

12,0

9,1

47,6

4,5

25,4

0,3

Осинники

6,8

1,1

6,5

1,0

84,6

0,0

Прокопьевск

23,0

5,8

19,2

5,1

46,9

0,0




По результатам комплексной оценки установлены особенности загрязнения атмосферного воздуха в пределах отдельных ГЭЗ. Приземная атмосфера г. Новокузнецка, который относится к V ГЭЗ, является самой загрязненной. Этот город с суммарным объемом выбросов 502,4 тыс. т./год входит в лидирующую группу неблагополучных городов в стране.

Суммарная техногенная нагрузка на биосферу Кузбасса имеет тенденцию к ускоренному росту, так как удельные экологические показатели промышленности растут (рис. 4).





Рисунок 4 – Динамика изменения добычи угля и выбросов

загрязняющих веществ от предприятий угольной отрасли (Хорошилова, 2008)


В области преобладают трудоемкие и энергоемкие отрасли, большинство крупных объектов имеют большой физический износ и требуют радикальной реконструкции. Низкая степень устойчивости технологического и очистного оборудования ставят область на грань экологического бедствия.

Оценка состояния водных объектов Кемеровской области. Техногенная нагрузка от предприятий угольной, топливной, металлургической и других отраслей промышленности на водосборные территории водных объектов в Кемеровской области представлена на рисунке 5. Наибольшая техногенная нагрузка от угольной, тепловой отрасли и металлургии во II-Y ГЭЗ (гг. Новокузнецк, Прокопьевск, Кемерово, Ленинск-Кузнецкий, Белово и Юрга); предприятий лесной промышленности – в I-II ГЭЗ (Мариинский, Яйский, Тяжинский и Тисульскийм районы); предприятий микробиологической отрасли – во II ГЭЗ (Яшкинский район). Доля суммарной техногенной нагрузки других отраслей промышленности незначительна и в большинстве районов не превышает 15%.



Рисунок 5 – Распределение суммарной техногенной нагрузки (%) от различных

отраслей промышленности на водосборные территории водных объектов

Кемеровской области (Отчет Санкт-Петербургского государственного горного института «Оценка экологической емкости природной среды Кемеровской

области с учетом перспективы развития угольной промышленности –

Кемерово, 2006)

Общий объем водоотведения по области составляет около 2,2 млрд м3 сточных вод в год. Из них без очистки и недостаточно очищенными сбрасываются около 0,7 млрд м3/год; нормативно чистых (без очистки) – около 1,4 млрд м3/год; нормативно очищенных – около 0,1 млрд м3/год. Качество воды по индексу загрязненности вод по Кемеровской области характеризуется следующими показателями:

– бассейн р. Томь – воды «умеренно-загрязненные»;

– бассейн р. Иня – «очень грязные – умеренно-загрязненные»;

– бассейн р. Чумыш – «очень грязные»;

– бассейн р. Чулым – «умеренно-загрязненные».

Результаты расчетов по оценке экогидрологической ситуации в геоэкологических зонах Кемеровской области по шести критериальным показателям приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Результаты оценки экологической ситуации в различных районах

Кемеровской области по состоянию водных объектов

Районы

Водопроводная вода

Природная вода

Ситуация

в целом

k1

k2

k3

k4

k5

k6

kср.

kмакс.

Кемеровский

5

5

5

6

4

6

5,2

6

Прокопьевский

6

6

5

5

5

6

5,5

6

Беловский

5

5

5

6

5

5

5,2

6

Новокузнецкий

6

6

5

6

5

6

5,7

6

Л.-Кузнецкий

6

6

4

6

4

5

5,2

6

Яшкинский

5

5

4

5

4

4

4,5

5

Тисульский

6

5

4

4

4

4

4,5

6

Юргинский

5

5

4

5

4

4

4,5

5

Яйский

5

5

4

4

4

4

4,3

5

Тяжинский

5

6

4

6

4

4

4,8

6

Промышленновский

5

6

5

5

4

5

5,0

6

Междуреченский

5

5

4

4

3

4

4,2

5

Гурьевский

4

4

4

4

3

4

3,8

4

Топкинский

3

4

3

4

4

4

3,7

4

Таштагольский

4

4

3

4

4

3

3,7

4

Крапивинский

4

5

4

5

4

4

4,3

5

Мариинский

4

4

3

4

3

3

3,5

4

Ижморский

4

4

3

4

3

3

3,5

4

Чебулинский

4

3

4

3

3

3

3,3

4

Примечание. Оценка по совокупности критериев: k1 –гидрохимических и, k2 –микробиологических для водопроводной воды; k3 –гидрохимических, k4 –микробиологических и k5 – биоиндикационных (по характеристикам сообществ гидробионтов–эукариот: фито- и зоопланктон, зообентос, ихтиоценоз); k6 – для подземных вод; kср. и kмакс. – средняя арифметическая и максимальное значение оценки по указанным шести критериальным группам. (Взято из отчета Санкт-Петербургского государственного горного института «Оценка экологической емкости природной среды Кемеровской области с учетом перспективы развития угольной промышленности – Кемерово, 2006).

Степень техногенного воздействия на гидроэкосистемы различных районов находится в значительной, прямой зависимости от локального уровня антропогенной нагрузки. Исходя из результатов оценки состояния вод и согласно принятой классификации, экологическая ситуация на большей части территории Кемеровской области должна оцениваться как «кризисная», а в районах наиболее интенсивного техногенеза – как «катастрофическая». Даже в районах минимального (для области) техногенеза ситуация с качеством вод является «критической».

В структуре водопотребления забор воды из поверхностных водных объектов в 2006 г. составил 81,24%, из подземных – 18,76% и превысил масштабы 2005 г. Сброс сточных, транзитных, шахтно-рудничных и др. вод составил 2002, 62 млн м3. В их составе доля сбросов без очистки возросла на 5%, а нормативно очищенных – сократилась на 1,0% по сравнению с 2005 г. (Тараканов, Хорошилова, 2006).

С учетом характера выявленной зависимости показателей состояния природных вод от объёмов сброса сточной воды, можно сделать вывод, что дополнительное увеличение техногенной нагрузки сопряжено с риском и высокой степенью экологической опасности. Даже минимальное дополнительное увеличение объёмов производства способно усугубить ситуацию и привести к распространению зоны «экологического бедствия» на всю территорию области.

Положение 3. Медико-экологические и демографические показатели находятся в прямой зависимости от степени техногенной деформированности экосистем, играющей роль своеобразного триггерного эффекта в популяционной деградации населения (общества).

Как показали результаты многолетнего геоэкологического мониторинга, территория Кемеровской области на протяжении десятилетий характеризуется напряженной экологической ситуацией. Область по масштабу промышленной продукции занимает 11 место, а по индексу развития человеческого потенциала, представляющему суммарный показатель по индексам долголетия, доходности и образованности, – 52 место в стране.

Трансформация компонентов окружающей среды современного Кузбасса сопровождается снижением качества человеческого потенциала населения. Качество человеческого потенциала – это прямой критерий устойчивого развития региона. Человек посредством ресурсообмена воздействует на различные звенья геоэкологической системы. Ослабление и истощение человеческих ресурсов неминуемо влечет за собой ослабление всех зависимых от человеческого фактора компонентов ресурсной функции геологической среды и, соответственно, самого региона (рис. 6).





Рисунок 6 – Система взаимосвязей геоэкологической трансформации

и человеческого потенциала (Бобылев, 2005)


Основные медико-демографические показатели Кемеровской области в сравнении с другими регионами и средними данными по России свидетельствуют о неблагополучии ее в целом (табл. 5).

Таблица 5 – Естественное движение населения Кемеровской области

за 1959–2002 гг. (Хорошилова, 2008)





1959

1960

1965

1970

1975

1980

1989

2002

2003

2004

2005

Родившихся

74973

73854

44342

41636

48597

49890

43927

29400

27250

25365

23243

Умерших

19751

18433

18909

22994

26856

32653

33464

51800

46654

43227

44564

Естественный прирост

55222

55421

25453

18642

21741

17237

10463

-22400

-19404

-17862

-21321


Наметившиеся в 60–80-е гг. негативные тенденции в формировании населения Кузбасса (снижение темпов рождаемости, рост смертности и, как следствие  сокращение естественного прироста населения) в 90-е гг. получили дальнейшее развитие. Начиная с 1992 г., население области стало ежегодно сокращаться. В 1992 г. число умерших превысило число родившихся в 1,3 раза и в 2005 г. – уже в 1,9 раза. С 1992 г. естественный прирост прекратился и перерос в свою противоположную тенденцию  убыль населения.

Смертность населения за 1992–2001 г. выросла почти на 33% и эта тенденция продолжается. Показатель общей смертности населения в 2003 г. составил 18,0, против 16,5 на 1000 жителей в 2000 г., и 18,7 в 2006 г. Смертность в Кузбассе наиболее наглядно превышает общероссийские показатели по следующим классам болезней (по данным 2005 г.): экологически обусловленные болезни – на 86,5%, по туберкулезу – в два раза; внешние причины болезни – на 49,1%; болезни органов дыхания – на 56,5%.

Тревожной тенденцией является и снижение ожидаемой продолжительности жизни родившихся в Кузбассе. Если родившиеся в области в 1989–1991 гг. предположительно смогут дожить до 67,6–68 лет, то родившиеся в середине 90-х гг. – только до 61,6 г. По сравнению с другими территориями Западной Сибири предполагаемая продолжительность жизни родившихся в Кузбассе ниже.

Демографическая ситуация в Кемеровской области характеризуется снижением численности населения. За последние 5 лет количество жителей Кузбасса уменьшилось на 83,2 тысяч человек. Рождаемость находится на низком уровне, несмотря на небольшой рост, начиная с 2000 года (табл. 6).


Таблица 6 – Рождаемость, смертность, естественный прирост населения

Кемеровской области за 1999–2006 гг. (Хорошилова, 2008)


Годы

Рождаемость (на 1000

населения)

Смертность (на 1000

населения)

Естественный прирост

(на 1000

населения)

Младенческая смертность

(на 1000

населения)

1998

8,7

14,3

5,6

18,2

1999

8,3

15,7

7,4

20,8

2000

8,9

16,5

7,6

16,5

2001

9,4

16,8

7,4

15,2

2002

10,0

17,6

7,6

13,8

2003

10,2

18,0

7,5

13,9

2004

10,4

17,9

7,5

14,1

2005

10,3

18,1

7,8

13,2

2006

11,2

18,7

7,5

13,9



Следует отметить снижение продолжительности жизни населения в 2005 по сравнению с 2001: мужчин – на 1,5 и женщин – на 1,0 год, хотя в целом по стране срок жизни мужчин не уменьшился, а у женщин даже увеличилась, правда на 0,1 года.

Результаты расчетов оценки риска летальных исходов для III-Y ГЭЗ Кузбасса доказывают тесную связь между концентрациями полютантов выбросов и смертностью населения, причем самая высокая степень связи отмечается с болезнями системы кровообращения и дыхания, экологически обусловленных (табл. 7).


Таблица 7 – Взаимосвязь между среднемесячными концентрациями

атмосферных загрязнений и смертностью населения (Хорошилова, 2008)


Атмосферные загрязнения

Смертность от болезней системы кровообращения

Смертность от болезней органов дыхания

Общая смертность

Пыль

0,49

0,61

0,57

Сернистый газ

0,44

0,56

0,59

Окись углерода

0,38

0,31

0,52

Двуокись азота

0,22

0,39

0,31

Сажа

0,28

0,47

0,16

Сероводород

0,20

0,26

0,31

Показатель Р

0,82

0,70

0,81

Медико-демографические показатели являются характерными признаками степени устойчивости (или неустойчивости) развития территорий. Наиболее перспективной в этом плане можно считать методы математического моделирования. Они позволяют давать количественное описание взаимосвязей в системе «природатехногенезчеловек», поскольку возможности чисто экспериментальных методов исследования в значительной степени исчерпаны.

С помощью программы SPSS на первом этапе строились диаграммы рассеяния, отражающие отношения между парами переменных: общая заболеваемость – объем добычи угля, заболеваемость злокачественными новообразованиями (ЗНО) – объем добычи угля, общая смертность – объем добычи угля, а также те же показатели и общий объем вредных выбросов в Кемеровской области и др. При этом по результатам расчетов выявлена прямо пропорциональная зависимость любых заболеваний от объема добычи угля по тренду Y ГЭЗ  IY ГЭЗ  III ГЭЗ II ГЭЗ, а также в пределах самих ГЭЗ.

На втором этапе разработаны многофакторные модели. В качестве независимых факторов учитывались: выброс углеводородов (тыс. т/год – х1); объем добычи угля (млн т/год –х2); общий объем выбросов (тыс. т/год – х3); выбросы двуоксида серы (тыс. т /год – х4); сброс сточных вод (тыс. м3/год – х5); количество источников загрязнения (– х6).

Получены сводные многофакторные уравнения. Уравнение для общей заболеваемости – (Азаб):

Азаб = = 0,904 x1+0,839 x2 + 0,826 x3 + 0,752 x4 + 0,726 x5 + 0,691 x6.

Уравнение для заболеваемости злокачественными новообразованиями (ЗНО) – Aзно:

Aзно = 0,156 x1  0,0,74 x2 + 0,354 x3 + 0,563 x4 + 0,921 x5 + 0,974 x6.

Уравнение для общей смертности – Асм:

Aсм = 0,894 x1+0,869 x2 + 0,933 x3 + 0,272 x4 + 0,258 x5 + 0,419 x6.

Высокие статистически значимые коэффициенты корреляции подтверждают важность анализируемых факторов, которые необходимо учитывать при разработке региональных программ по обеспечению геоэкологической безопасности развития региона и слагающих его геоэкологических зон.

Положение 4. Методология геоэкологического мониторинга окружающей среды и усовершенствованная концепция комплексного эколого-ресурсного анализа эффективности регионального природопользования как основы экологической безопасности региона на принципах регионального экологического нормирования, нормативно-методической базы управления состоянием природно-техни-ческих систем и урбанизированных комплексов.

Результаты системного анализа геоэкологической ситуации самого урбанизированного региона Сибири показали, что развитие экономики с преобладанием горно-металлургических отраслей привело к формированию пяти геоэкологических зон или природно-технических комплексов (ПТК), качественно отличающихся от природных экосистем, которые обладают самоорганизацией, саморазвитием и самоочисткой.

Природно-технический комплекс будет экологически безопасным, когда уровень техногенных и антропогенных нагрузок не достигает критической трансформации экологических функций геологической среды. Для обеспечения устойчивого развития и геоэкологической безопасности автором предлагается вместо консервативной охраны окружающей среды и контроля техногенеза концепция превентивного воздействия и предупреждения потенциальных вредностей и опасностей. Эта концепция должна стать научной основой перехода к инновационной политике, в составе которой она, в свою очередь, наиболее полно реализуется на всех стадиях жизненных циклов инноваций. В рамках предложенной концепции автором разработана совокупность методов, способов, средств и методик, реализация которых позволяет минимизировать экологические и технические риски для новых и действующих промышленных объектов угледобывающей и других отраслей экономики в суровых природно-климатических условиях Кузбасса.

Для обеспечения устойчивого развития и геоэкологической безопасности первоочередной задачей должна быть стабилизация основных показателей качества среды обитания на уровне допустимого нормативами риска. Основные мероприятия, которые обеспечат решение этой задачи, должны включать в себя следующее:

1. Геоэкологический мониторинг компонентов природно-тех-нических комплексов, включая природную среду и факторы техногенного воздействия. При этом включаются сведения об отраслевой структуре и о качестве техногенных потоков загрязнения, а также степени трансформации окружающей среды. Получаемые результаты можно использовать для приближенной оценки экологической техноемкости территории или суммарной предельно допустимой техногенной нагрузки.

Заключительный этап – на основе полученных результатов и с использованием ГИС-технологий рекомендовано проводить экологическую типизацию, районирование и картографирование территории. В зависимости от цели и задач возможно осуществление районирования территории по двум вариантам: генетико-морфологическому и модельно-оценочному.

Первый вид районирования, при котором на основе действующих критериев выделяют территориальные единицы разного порядка, может быть реализован на трех иерархических уровнях: региональном, типологическом и смешанном.

Региональный тип районирования основан на том, что любая территориальная единица является целостной, непрерывной в пространстве системой и характеризуется ясно выраженной индивидуальностью.

Типологическое районирование предполагает выделение определенных типов территориальных единиц того или иного порядка на основе учета наиболее общих и существенных признаков, когда проводится возможная схематизация, упрощение факторов, а частные, несущественные особенности не принимаются в расчет.

Смешанный тип районирования заключается в том, что крупные территориальные единицы (Кемеровская область) принимаются за региональные, а более мелкие (ГЭЗ, ПТК, районы) – за их топологические составляющие.

Оценочное районирование предполагает учет качественных и количественных показателей, полученных на предыдущем этапе типологического районирования.

В пределах различных уровней производят классификацию природно-производственных комплексов по двум основным критериям:

 техногенной насыщенности или объемам промышленного производства;

 плотности населения или индексу развития человеческого потенциала (комплексный показатель на основе индексов долголетия, доходности и образованности) на территории.

Обычно с этой целью используют эргодемографический индекс, который рассчитывается как произведение технической энергетики и плотности населения, отнесенное к биотическому потенциалу территории. Медико-демографическая оценка состояния территории осуществляется в совокупности с критериями и показателями загрязнения окружающей среды. Эти результаты также могут быть использованы для расчета эколого-макроэкономических показателей регионов. В частности для многих субъектов России заболеваемость населения от экологических факторов приносит значительный ущерб экономике. Наряду с этим надо проводить сравнение показателей, полученных на обследованных территориях, с показателями фоновых зон (Мекуш, 2005).

В зависимости от степени урбанизации территориальные ПТК по значениям эргодемографического индекса могут различаться в пределах нескольких порядков, что приводит к хорошо выраженной контрастности конечных результатов.

2. Реализация управленческих решений – концепция превентивного воздействия и предупреждения потенциальных вредностей и опасностей, региональные стандарты и программы, программы профилактического характера, совершенствование госнадзора.

3. Организационно-технические мероприятия – меры по улучшению качества воды, по ограничению и прекращению вредных выбросов в атмосферу, по защите почв и недр от загрязнений, по модернизации технологий на экологически опасных объектах и отработанных шахтах.

4. Информационное обеспечение – всеобщее экологическое обучение и образование, социальная реклама об охране окружающей среды, издание ежегодных государственных докладов о геоэкологической обстановке, состоянии здоровья населения и состоянии окружающей природной среды, информирование через СМИ и электронные средства связи.

Региональная модель геоэкологического мониторинга на примере Кемеровской области позволила выполнить комплексную оценку степени напряженности медико-экологической ситуации, определить индикаторы геоэкологического неблагополучия, установить причинно-следственные связи в системе «здоровье населения  среда обитания» при осуществлении перехода к устойчивому развитию (рис. 7).





Рисунок 7 – Стратегия воспроизводства человеческого потенциала при переходе

к устойчивому развитию Кузбасса (Хорошилова, 2008)