Лекции учебного курса «Эколого-экономический мониторинг окружающей среды»
| Вид материала | Лекции |
- Приложение Лекции №1 – 9 учебного курса, 1610.36kb.
- Г. В. Плеханова (технический университет) М. А. Пашкевич, В. Ф. Шуйский экологический, 1176.09kb.
- Программа утверждена на заседании Учёного совета эколого-биологического факультета, 46.97kb.
- Нормативно правовые документы по вопросам формирования государственных информационных, 281.26kb.
- Рабочая программа и задания на курсовую работу с методическими указаниями для студентов, 179.7kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины «экологический мониторинг» По направлению подготовки, 182.06kb.
- Мониторинг окружающей среды Работу ученица 8 класса моу сош «Эврика-Развитие» Сур Анастасией, 219.05kb.
- Лекция 11-2011 Последовательность эколого-геохимической оценки состояния окружающей, 178.79kb.
- Методические указания к выполнению практических занятий по курсу "Мониторинг и контроль, 263.92kb.
- Программа дисциплины дпп. Р. 01 Экология и охрана окружающей среды цели и задачи курса, 147.68kb.
Лекция 4.Моделирование эколого-экономических систем
Вопросы
- Моделирование экосистем и систем использования возобновляемых природных ресурсов.
- Модели загрязнения окружающей среды
- Эколого-экономические модели управления состоянием окружающей среды и техногенными воздействиями на окружающую среду и здоровье населения.
- Социо-эколого-экономические модели
Изложение лекции
Моделирование в эколого-экономическом мониторинге играет важную роль как для анализа состояния систем, так и для оценки происходящих в них процессов. Это инструмент для разработки прогнозов и многовариантных сценариев отклика системы на природные явления и управленческие решения.
Важным достоинством моделей является возможность представить с их помощью пространственные характеристики системы, что чаще всего невозможно сделать на основе точечных наблюдений.
Главное требование к моделям – это адекватность описания происходящих в эколого-экономических системах процессов. При этом практическая полезность моделей зависит от того насколько ясными и понятными являются результаты моделирования для лиц, принимающих решения.
Моделирование – это воспроизведение на специальных моделях различных объектов и свойственных им процессов и явлений с целью получения о них новой информации, используемой при решении научных и прикладных задач.
Различают моделирование:
- аналоговое, при котором изучение процесса заменяют изучением другого процесса, воспроизводимого в лабораторных условиях более просто и наглядно;
- физическое, при котором сохраняется физическое подобие процессов, но в определенном масштабе изменяются геометрические размеры объекта;
- натурное, когда при сравнении объектов используются критерии подобия; знаковое, в ходе которого вопросы решаются с помощью аналитических расчётов;
- численное, при котором исследование дифференциальных уравнений процесса осуществляется на ЭВМ (моделирование аналоговое и численное считаются разновидностями моделирования математического).
По способу построения и методам решения поставленных задач существующие модели разделяются на статические, аналитические и имитационные.
4.1.Моделирование экосистем и систем использования возобновляемых природных ресурсов.
Балансовые модели
Модели массового баланса широко используются в экологическом мониторинге для исследования источников загрязнения, потерь, тенденций и распределения загрязнений. В частности, баланс соединений фосфора, азота и углерода широко используется для анализа состояния прибрежной зоны морей, прилегающей к дельте крупных рек. При этом уравнения баланса составляются как для системы в целом, так и для отдельных слоев. Этот подход может оказаться плодотворным для водохранилищ, расположенных на равнинных реках, где плотностное расслоение играет важную роль в летние месяцы.
Анализ жизненного цикла продукта применяют для оценки экологической чистоты производимой продукции или оказываемой услуги. Анализ системы управления отходами, аудит экологической деятельности предприятия, составление экологического паспорта предприятия или природного объекта в качестве обязательного элемента содержат составление материально сырьевого баланса. Кроме того, массовый баланс - это важнейший инструмент для решения ключевой проблемы современности, - перехода к устойчивым моделям производства и потребления.
Наиболее сложным вариантом массового баланса является модель межотраслевого баланса, используемая для описания равновесного состояния экономики страны, региона или системы «город-село».
Модели лесных экосистем
Объектом мониторинга является весь лесной фонд России независимо от форм собственности. Леса РФ составляют более 20 % площади лесов мира. Поэтому экологическое состояние и рациональное использование лесных ресурсов являются важными не только для решения хозяйственных задач страны и ее регионов, но и для обеспечения устойчивости глобальных экосистем. Применяемые системы и средства наблюдений за лесными экосистемами определяются природными и экономическими условиями, причинами происходящих в них изменений и возможными глобальными и локальными последствиями.
Текущие изменения лесных экосистем разделяют на три группы:
- изменения, обусловленные естественными сукцессионными процессами;
- изменения в результате лесохозяйственной деятельности;
- изменения, вызванные абиотическими, биотическими, антропогенными воздействиями, включающими стихийные бедствия, антропогенные загрязнения, болезни и вредителей.
Экологический мониторинг лесов разделяют на:
- фоновый,
- лесопожарный;
- комплексный.
Фоновый мониторинг ведется для таких лесов, на которых не сказывается патогенное воздействие и где не проводятся лесохозяйственные работы.
Модели возобновляемых природных ресурсов
К возобновляемым природным ресурсам, моделирование которых имеет большое хозяйственное и экологическое значение, можно отнести модели рыбных запасов. Применение модели позволяет решить важную задачу – установить оптимальный уровень улова.
4.2.Модели загрязнения окружающей среды
Модели рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере
В основе моделей лежат представления о массовых балансах и о рассеивании загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.
Информация о массе выбросов и режимах эмиссий содержится в проектах предельно допустимых выбросах (ПДВ).
Моделирование процессов рассеивания осуществляется с помощью нескольких классов моделей, среди которых наиболее часто применяют упрощенные модели, полуэмпирические модели турбулентной диффузии, комбинированные модели и диффузионные модели.
Упрощенные модели используют для экспресс оценок распространения загрязняющих веществ в атмосфере. К ним относят так называемые гауссовы модели и методику ОНД 86, максимально адаптированную к усредненным условиям рассеивания в климатических зонах России.
Решение полуэмпирических уравнений турбулентной диффузии позволяет рассчитать перенос загрязняющих веществ с учетом метеорологических характеристик атмосферного воздуха, скорости и направления ветра.
Комбинированные модели используют гауссовы модели для описания горизонтальной диффузии и полуэмпирические модели турбулентной диффузии – для описания вертикального переноса.
Диффузионные модели основаны на теории турбулентного пограничного слоя и являются численными.
Модели рассеивания загрязняющих веществ в водной среде
Информация о массе выбросов и режимах эмиссий содержится в проектах ПДС.
Процессы переноса примесей моделируются гидрологическими моделями как для однородной, так и для стратифицированной жидкости.
Для химически активных веществ необходимо учитывать химические трансформации, происходящие в гидросфере.
4.3.Эколого-экономические модели управления состоянием окружающей среды и техногенными воздействиями на окружающую среду и здоровье населения.
Показатели и модели социально-гигиенического мониторинга
Показатели и модели социально-гигиенического мониторинга направлены на комплексный мониторинг показателей экологозависимой заболеваемости и смертности в тесной связи с наблюдением и анализом состояния окружающей среды в жилых, рекреационных и производственных зонах. При этом среди населения выделяют наиболее уязвимые социальные группы. В первую очередь это дети в возрасте до 15 лет. Наблюдения организуют в первую очередь в зонах наиболее высокого уровня шумового и химического загрязнения атмосферного воздуха, химического и биологического загрязнения почв, поверхностных и грунтовых вод, а также вод, используемых для хозяйственного и питьевого водоснабжения.
В число показателей социально-гигиенического мониторинга микротерриторий входят:
Показатели качества атмосферного воздуха
- максимальные для неблагоприятных условий, среднесуточные и среднесезонные расчетные выбросы в секунду стационарных и передвижных точечных, объемных и линейных источников выбросов, что обеспечивается с помощью создания модели внутрисуточной и сезонной изменчивости потоков транспорта в узлах.
- расчетные максимальные, среднесуточные и среднесезонные концентрации загрязнения атмосферного воздуха для всех жилых зон города
- наблюдаемые максимально разовые, среднесуточные и среднесезонные концентрации загрязняющих веществ
- расчетные уровни потенциального риска здоровью и жизни для веществ, по которым наблюдаемые или расчетные концентрации превышают предельно допустимые.
- потенциальный ущерб здоровью и жизни с учетом всех потерь общества из-за заболеваемости и смертности.
Показатели качества питьевой воды
- усредненные за год наблюдаемые концентрации загрязняющих веществ в РЧВ
- расчетные среднесуточные концентрации химического загрязнения питьевой воды для всех жилых зон города (экстраполированные на основе данных наблюдений в РЧВ)
- расчетные уровни потенциального риска здоровью для веществ, по которым наблюдаемые или расчетные концентрации превышают предельно допустимые (неканцерогенные риски).
- расчетные уровни потенциального риска здоровью и жизни для канцерогенных веществ.
- потенциальный ущерб здоровью и жизни с учетом всех потерь общества из-за заболеваемости и смертности.
Показатели шумового загрязнения
- среднегодовой уровень измеренного шума в дБ(А) в отдельных точках
- среднегодовой расчетный уровень шума в дБ(А) для жилых зон.
- потенциальный риск здоровью от развития неспецифических эффектов.
- расчетный уровень потенциального ущерба здоровью населения от развития неспецифических эффектов
Показатели загрязнения почв:
- усредненные за год наблюдаемые концентрации загрязняющих веществ
- расчетные уровни потенциального риска здоровью для веществ, по которым наблюдаемые концентрации превышают предельно допустимые (неканцерогенные риски).
- расчетные уровни потенциального риска здоровью и жизни для канцерогенных веществ.
- потенциальный ущерб здоровью и жизни с учетом всех потерь общества из-за заболеваемости и смертности.
Показатели и модели мониторинга эмиссий
Для эколого-экономического мониторинга кроме технологических и технических характеристик эмиссий важное значение имеют эколого-экономические характеристики проводимых мероприятий, направленных на снижение воздействия на окружающую среду и в конечном счете на здоровье населения. В этом случае конкретизируется представленная выше схема анализа предотвращенного ущерба здоровью населения, в которой проводится расчет рассеивания загрязняющих веществ без мероприятия и после реализации мероприятия и по изменению концентрации загрязняющих веществ в жилой или промышленной зоне проводят расчеты изменения ущерба здоровью.