CC BY
124
УДК 621.039
МОНИТОРИНГ СИСТЕМЫ «ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА - ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА»
Э.М. Соколов, В.И. Сарычев, А.А. Маликов
Приводится общая экологическая характеристика территории России. Обосновывается выбор Тульской области как объекта практических исследований и полигона для апробации крупномасштабных экологических мероприятий. Представлены основные показатели, характеризующие состояние системы «окружающая среда - здоровье человека» (ОС-ЗЧ) в различных районах Тульского региона. Обоснованы математические методы качественного и количественного анализа системы (ОС-ЗЧ), позволяющие получать прогнозные оценки текущего состояния здоровья населения с учетом характеристик подсистемы - «отходы - окружающая среда».
Ключевые слова: здоровье человека, окружающая среда, природные ресурсы, эко-лого-экономические системы, загрязнители, отходы.
Общая экологическая характеристика территории Российской Федерации. Россия занимает территорию в 17,1 млн км . На территории страны встречается огромное разнообразие ландшафтов и экосистем, территориально организованных по законам географической зональности. Однако естественные системы сохранились преимущественно только в Арктике, Восточной Сибири, на севере Дальнего Востока и в высокогорных регионах. В
стране можно выделить три крупных региона - Европейскую часть с площа-
2 2 дью 3470 тыс. км , Уральский регион с площадью 186 тыс. км , а также Сил
бирь и Дальний Восток с площадью 11740 тыс. км . Эти регионы различаются по своим географическим и этническим условиям, истории заселения, уровням техногенных нагрузок на экосистемы, структуре населения и экологической ситуации [1]. Территория является важнейшим природным ресурсом, который представляет собой пространство занятое биотой, стабилизирующей параметры окружающей среды.
На территории России насчитывается 99 городов с неблагоприятной экологической обстановкой. Среди этих городов 56 находятся в Европейской части России, 28 - в Сибири и на Дальнем Востоке и 15 в Уральском регионе. Основными источниками отходов, загрязняющих окружающую среду на территории России, являются предприятия металлургии, энергетики, добычи и переработки нефти и газа, а также различные химические предприятия. Региональные особенности фонового загрязнения территории России отходами производства и потребления товарной продукции соответствуют распределению населения и промышленности. Наибольшее фоновое загрязнение характерно для Европейской части.
В городах и поселках городского типа в России, образуются большие объемы твердых бытовых отходов. Ежегодно их образуется около 130 млн.
-5
м , что составляет около 0.2 т бытовых отходов в год на одного человека. В бытовых отходах постепенно возрастает масса полимерных материалов, ме-
таллов, стекла. Увеличение в отходах доли полимерных материалов ведет к тому, что в процессе сжигания бытовых отходов образуются диоксины. В России ежегодно образуется более 20 млн т неутилизируемых высокотоксичных промышленных отходов, которые должны складироваться на основе определенного порядка на территориях предприятий. Другая часть высокотоксичных отходов утилизируется.
Тульская область - научно-практический полигон современных природоохранных технологий. Выбор экологически рациональной стратегии управления природопользованием требует комплексного крупномасштабного эксперимента, который позволил бы отработать на территории конкретного субъекта Российской Федерации всю совокупность мероприятий по оздоровлению экологической обстановки и охране здоровья населения. В качестве такого региона наиболее подходящей оказалась Тульская область, так как здесь достаточно хорошо развиты сельское хозяйство и различные отрасли промышленность. Экономика области включает в свою структуру горнодобывающую, химическую и машиностроительную виды промышленности. Тульская область при высокоразвитом аграрном секторе является одной из наиболее развитых в промышленном отношении областей Центрального района России, располагает уникальными природными ландшафтами и богатым культурным наследием. Интенсивное использование природных ресурсов привело к резкому ухудшению здоровья населения [2].
В 1991 году на предприятиях области образовалось около 3000 тыс. т вредных летучих веществ, из которых уловлено и обезврежено около 80 %, а 606,4 тыс. т выброшено в атмосферу. Источником 63 % всех выбросов в атмосферу, содержащих пыль, диоксид серы и оксиды азота являются предприятия теплоэнергетики. Город Тула находится в зоне, где ежегодно выпадает
2 2 2 до: 1 кг/км пяти окиси ванадия; 0,5 кг/км в год хрома; 0,1 кг/км в год меди
и 20 кг/км2 никеля и свинца.
Поверхностные воды в Тульской области сильно загрязнены химическими элементами. Зафиксированы превышения предельно допустимых концентраций по содержанию в воде соединений меди в 61 раз, лития - в 14, никеля - в 10, таллия и ртути - в 2, марганца - в 72, молибдена и цинка - в 30 раз. Вместе со сточными водами в водоемы поступает значительное количество органических соединений, нефтепродуктов, сульфатов, хлоридов, соединений азота и фосфора.
В земельном фонде области основу составляют земли сельскохозяйственного назначения - 74 %. Леса занимают 14 % земли городов и населенных пунктов городского типа. Более половины площади территории Тульской области оказалось в зоне радиоактивного следа аварии на Чернобыльской АЭС. Неблагоприятная экологическая ситуация в Тульской области привела к тому, что состояние здоровья населения здесь оказалось значительно хуже чем в других областях Центрального региона России. Вот почему Тульская область была принята в качестве научного и практического полигона природоохранных технологий.
Использование принципа «Sustainable Development». Практика функционирования экономики развитых стран показывает, что устойчивое развитие и эколого-социальные задачи во многом определяются формулами концептуальных положений мониторинга системы «окружающая среда -здоровье человека». Эти формулы всегда в явном виде выражают идеологию политической власти и уровень ее компетентности. Проблема устойчивого развития территорий носит комплексный характер, включая в себя социально-экономические, управленческие, медицинские и технические аспекты. Академик Н.Н. Моисеев неоднократно отмечал, что до настоящего времени нет однозначного толкования этого понятия - «устойчивое развитие», поэтому решение управленческих задач на основе принципа «Sustainable Development» осуществляется в сложных условиях формирования понятийного аппарата. Это особенно заметно при формировании структуры и разработке функциональных принципов регионального мониторинга системы «ОС - ЗЧ». Однако актуальность проблемы взаимоотношений общества и среды его обитания растет, поэтому весьма интересны прикладные аспекты принципа «Sustainable Development» как нового смысла и цели процесса функционирования социальных и экономических систем. Глобальные экологические проблемы заставляют людей задуматься и почувствовать, что они живут в одном мире, в котором все взаимосвязано. Сохранение этого мира является наиболее важной задачей изо всего комплекса проблем, стоящих перед людьми, живущими в разных странах и самых различных условиях [3].
Практика жизни и здравый смысл показывают, что нельзя говорить о среде, окружающей Человека, не учитывая его потребность извлекать из этой среды полезные свойства, необходимые для создания качества жизни, которое Человек желает для себя создать. Ведь все мы воспринимаем экологическое состояние окружающей нас среды как потребители ее свойств, необходимых для нашей жизни на Земле. Если бы противоречия, возникшие между обществом и природой, не отражались на качестве жизни общества и его последующих поколений, то эти противоречия не стали бы глобальной проблемой всего мирового сообщества. Уровень современных знаний, практический опыт, накопленный научными школами развитых стран, и требования повседневной жизни переводят проблему оценки экологического состояния регионов из научно-познавательной сферы в сферу практической деятельности, связанной с управлением жизнедеятельностью территорий, где проблема контроля состояния системы «ОС - ЗЧ» является наиболее важной [3].
Предположим, что достоверная оценка экологического состояния региона основывается на закономерностях, существующих между экологическими критериями и показателями качества жизни населения. Наиболее важными параметрами, определяющими уровень качества жизни населения и зависящими от экологического состояния территории, на которой оно проживает, являются показатели здоровья населения и демографические показатели.
Для решения проблемы контроля качества экологического состояния административно территориального подразделения по фактору «Sustainable Development» целесообразно использовать следующий алгоритм:
□ разработка модели территориальной структуры региона, как конечного множества территориальных подразделений, слагающих регион, в пределах которых экологические критерии и демографические показатели можно считать равномерно распределенными и зависящими только от времени;
□ разработка компартментных математических моделей, описывающих динамику численности населения, его возрастной и половой структуры и продолжительности жизни с учетом показателей состояния здоровья населения и экологических критериев, отражающих уровень антропогенной нагрузки на каждое территориальное подразделение;
□ вычислительные эксперименты использованием данных государственной статистической отчетности;
□ разработка законодательных актов, регламентирующих уровень антропогенной нагрузки с использованием методики оценки экологического состояния региона по демографическим показателям, и их практическая апробация на территории рассматриваемого региона.
Основными трудностями в реализации такого подхода являются получение адекватных экологических критериев, представляющих собой функционального связанные экологические факторы и уровни воздействия на окружающую среду, и адаптация информационной базы учреждений государственной статистики РФ к алгоритмам поиска базовых феноменологических закономерностей динамики характеристик состояния здоровья населения и демографических показателей.
Мониторинг динамической системы «окружающая среда - здоровье человека». Человечество взаимодействует с биосферой как одно целое, следовательно, оно обязательно должно обладать общими стандартами взаимоотношений с окружающей средой, которые характеризуют экологическое состояние территорий, являющихся средой обитания людей. Вот почему представляется разумным использовать в качестве идеологической основы мониторинга системы «окружающая среда - здоровье человека» принцип современного антропоцентризма, утверждающий, что дальнейшее развитие Человечества может состояться только с дальнейшим развитием природы [4]. Антропоцентристский подход переводит проблему мониторинга системы «ОС-ЗЧ» из класса природоохранительных и природно-ресурсных задач в разряд социально-экологических и эколого-экономических проблем.
Биоцентристское ядро при таком подходе сохраняется, если в качестве основных критериев, характеризующих состояние системы «ОС-ЗЧ», используется характеристики состояния здоровья населения и демографические показатели. Это позволяет эффективно использовать динамическую теорию биологических популяций, рассматривая в качестве основной популяции людей, проживающих на рассматриваемой территории. Можно предположить, что функционирование подсистемы «Отходы - окружающая сре-
да» («О-ОС») приведет к качественным и количественным изменениям в структурном элементе «Здоровье человека» (ЗЧ). Практика подтверждает справедливость этого предположения. Функционирование подсистемы «О-ОС» отрицательно влияет на здоровье людей, снижает уровень и ухудшает качество их жизни. Группа показателей, характеризующих состояние здоровья населения, должна включать показатели риска заболеваний.
Воздействие вредных факторов окружающей среды имеет свою характерную динамику нагрузки на организм человека и возникающим последствиям. Соматические последствия воздействия вредных факторов окружающей среды на организм человека, проявляются на клеточном уровне как изменение скоростей обменных процессов, приводящие к изменениям скорости репликации. Разумеется, что реально эти процессы протекают одновременно.
Таким образом, понимая под здоровьем способность организма, сопротивляться нарушениям гомеостаза, которые проявляются в виде тех или иных заболеваний, можно состояние здоровья характеризовать риском возникновения заболевания. При этом риск рассматривается как возможная опасность, проявляющаяся в нарушении нормальной деятельности организма. Тогда количественная оценка экологического состояния системы «ОС-ЗЧ» может быть получена с помощью известных методов теории надежности динамических систем. Предположим, что основной характеристикой системы «ОС-ЗЧ» является оператор X(t), с помощью которого техногенные воздействия преобразуются в выходную реакцию экологических и социальных подсистем как состояния здоровья «среднестатистического человека» Y(t). Тогда можно записать:
У (1) = А (1, V) X (1). (1)
Здесь техногенные воздействия и выходную реакцию той или иной динамической системы, моделирующей макроструктурные элементы административно территориального подразделения, рассматриваются как векторы, имеющие соответствующие размерности:
Х(1) = { Х1(1), Х2(1), ... , Хп(1) }т,
¥(1) = { ¥1(1), ¥2(1), ... , Ут(1) }т, где индекс «Т» означает знак транспонирования.
Вектор внешних воздействий Х(1:) может быть представлен в виде детерминированной 0(1:) и случайной <(1:) составляющих. Оператор А(1:, V) завит
сит от времени t и вектора параметров V = (У1, У2 ,..., Уп} , характеризующих эколого-социальное состояние рассматриваемой территории.
Проблема мониторинга системы «Окружающая среда - здоровье человека» носит комплексный характер, включая в себя социально-экономические, управленческие, медицинские и технические аспекты. При этом главным критерием является состояние здоровья населения, проживающего на этих территориях. Практическая реализация предложенной концепции на территории Тульской области при исследовании эффективности функционирования системы обращения с отходами позволила установить,
что твердые отходы в процессе их хранения на специальных полигонах способны оказывать отрицательное воздействие на атмосферу и гидросферу, вступая в различные виды физико-химических взаимодействий воздухом, поверхностными и подземными водами. Таким образом, полигоны твердых отходов могут быть мощными неорганизованными источниками выбросов загрязнителей в атмосферу и гидросферу. Но иногда и технологические мероприятия по обращению с отходами не являются решением проблемы. Например, в Тульской области предложения по строительству завода для сжигания твердых отходов не прошли общественной экологической экспертизы. Эксперты установили, что такой завод будет мощным источником загрязнения окружающей среды, и финансирование проекта было прекращено. И, тем не менее, реализация основных концептуальных положений мониторинга системы «ОС-ЗЧ» на федеральном и региональном уровнях уже сейчас способствует снижению экологической напряженности и поиску экологически рациональных технологий обращения с отходами.
Список литературы
1. Экология и политика // К.Я. Кондратьев [и др.]. СПб. 1993. 285 с.
2. Качурин Н.М., Ефимов В.И., Воробьев С.А. Методика прогнозирования экологических последствий подземной добычи угля в России// Горный журнал. 2014. №9. С. 138-142.
3. Качурин Н.М., Воробьев С.А., Факторович В.В. Теоретические положения и модели воздействия на окружающую среду подземной добычи полезных ископаемых//Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2013. Вып.3.С.126-134.
4. Моисеев Н.Н. Современный рационализм. МГВП КОКС. 1995.
376с.
Соколов Эдуард Михайлович, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, ecolo-gy@tsu.tula.ru , Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Сарычев Владимир Иванович, д-р техн. наук, проф., ecology@tsu.tula.ru , Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Маликов Андрей Андреевич, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, ecolo-gy@tsu.tula.ru , Россия, Тула, Тульский государственный университет
MONITORING SYSTEM THE «ENVIRONMENT - HUMAN HEALTH» E.M. Socolov, V.I. Sarichev, A.A. Malikov
A general environmental characteristic of the Russia territory is given. The choice of Tula Area as of object of practical researches and range for approbation of largely scale environmental measures has been founded. The basic parameters, describing a condition of the "Environment - Human Health" (E-HH) system in various districts of the Tula Region are submitted. Results of the study of structure and contents of state statistical reporting database on a condition of the population health and the level of influence on the environment are brought. Results
of processing and integrating empirical supervision for structural elements of the E-HH system are submitted. Formulations of the basic concepts and definitions are brought, and conceptual rules monitoring the E-HH system are formulated.
Key words: human health, environment, natural resources, ecological-economical systems, pollutants, waste.
Socolov Edward Mihailovich, Doctor of Technical Sciences, Full Professor, Chief of a Department, ecology@tsu.tula.ru , Russia, Tula, Tula State University,
Sarichev Vladimir Ivanovich, Doctor of Technical Sciences, Professor, ecolo-gy@tsu.tula.ru , Russia, Tula, Tula State University,
Malikov Andrei Andreevich, Doctor of Technical Sciences, Full Professor, Chief of a Department, ecology@tsu.tula.ru , Russia, Tula, Tula State University
