CC BY
85
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 504.05/06
О. А. Поморцев, В. Ф. Попов, О. Н. Толстихин, Ю. И. Трофимцев
ДВУХКРИТЕРИАЛЬНОСТЬ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ
Предлагается классификация экологических проблем по экономическим критериям устойчивого развития. Рассмотрены проблемы селитебных зон, развития промышленного потенциала, лесного хозяйства, изменения климата, создания региональной системы мониторинга, прогнозирования и регулирования качества окружающей среды.
Ключевые слова: экологические проблемы, классификация, селитебные зоны, лесное хозяйство, пожары, изменения климата, система мониторинга.
O. A. Pomortsev, V. F. Popov, O. N. Tolstikhin, Yu. I. Trofmtsev
Two-criterion of sustainable development and environmental problems classification
Environmental issues classification on the economic criteria of sustainable development is proposed. Problems of residential zones, industrial potential development, forestry, climate change, regional monitoring system preparation, environment control forecasting and regulation are observed.
Key words: environmental issues, classification, residential zones, forestry, wildfires, climate change, monitoring system.
Устойчивое развитие региона оценивается двумя критериями - экономическим и экологическим. Пусть ^1(0 - функционал, зависящий от времени и описывающий экономическое развитие региона, а функционал ^(г) определяет количество загрязняющих веществ в регионе. Тогда в идеале необходимо, чтобы функционал ^1(0 достигал своего максимального значения, при этом значение функционала ^2(0 должно быть минимальным. Более реальные условия
имеют вид:
^(0 >0 ^(0 <о
ПОМОРЦЕВ Олег Александрович - к. геогр. н., доцент кафедры мерзлотоведения СВФУ
E-mail: fess117@rambler.ru
ПОПОВ Владимир Федорович - доцент, зав. кафедрой мерзлотоведения СВФУ.
E-mail: pvf_grf@rambler.ru
ТОЛСТИХИН Октавий Несторович - д. г.-м. н., профессор БГУЭП.
E-mail: ton@rambler.ru
ТРОФИМЦЕВ Юрий Иванович - д. т. н., профессор кафедры высшей математики СВФУ.
E-mail: trofimtsev@mail.ru
& & т. е. скорость роста экономических показателей положительна, и экономика региона успешно развивается, при этом количество загрязняющих веществ, поступающих в регион, уменьшается со временем. Это достигается внедрением в производство новых технологий, более экологичных и более дорогих. Это могут позволить себе только высокоразвитые экономики, поэтому в настоящее время осуществляется следующая парадигма: обеспечить
рост экономических показателей при соблюдении некоторых экологических ограничений:
йГх (г)
dt
> 0, F2(t) < т.
Второе неравенство означает, что количество загрязнений не должно превышать определенных санитарных норм.
Таким образом, совершенствование производства с целью уменьшения объемов выбросов загрязняющих веществ требует больших затрат. Достаточно вспом-
нить историю Байкальского целлюлозно-бумажного комбината, который, наконец, после четвертьвековых протестов экологов, перевели на замкнутый цикл водопотребления, и он стал нерентабельным. С другой стороны, решение экологических проблем вообще требует больших вложений, а также накладывает существенные ограничения на развитие различных отраслей экономики (некоторые из них приведены на рис. 1).
Поэтому, на наш взгляд, задачи экологии эффективнее классифицировать по экономическому признаку - источнику финансирования. Это позволит комплексно решать возникающие проблемы. Можно выделить бюджетное финансирование экологических мероприятий (средства федерального, регионального и муниципальных бюджетов), расходы на экологию производственных и сельскохозяйственных предприятий, финансирование научных разработок, направленных на улучшение качества окружающей среды. Координировать действия различных организаций по улучшению качества окружающей среды может Министерство охраны природы Якутии.
Первую, биологическую, классификацию экологических проблем Якутии предложил Н. Г. Соломонов [1] в 1986 г. Ландшафтный подход лежал в основе классификации О. Н. Толстихина [2]. Экологические проблемы Якутии с точки зрения возникновения чрезвычайных ситуаций рассмотрел Н. Г. Соломонов [3], выделив при этом угрозы нового времени, такие как землетрясения и наводнения, а также генетические мутации.
Действительно, с течением времени экологические проблемы, к сожалению, не разрешаются, а усугубляются. Кроме того, возникают и новые задачи.
Рассмотрим некоторые из них с точки зрения классификации по экономическому признаку.
Проблемы селитебных мест. К ним относятся загрязнение воздуха промышленными предприятиями и автомобильным транспортом, сбросы в реки и озера неочищенных вод, недостаток и низкое качество питьевой воды, большое количество отходов производства и потребления. Очень высокая степень
загрязнения атмосферы в городах Мирном и Нерюнгри, высокая - в Якутске, в посёлке Усть-Нера - повышенная. Наиболее загрязнены река Лена в районах Пеледуя, Олекминска и Якутска, Алдан - в районе Томмота, Вилюй - в районе Сунтар, Яна (п. Батагай), Анабар (п. Саскылах) [4]. Обострились проблемы градосферы в самом большом по численности населения городе, построенном на многолетней мерзлоте, столице республики г. Якутске. В результате
неправильного планирования увеличилась
заболоченность территории, плохая организация автомобильного движения способствует увеличению загрязнения воздуха, отсутствует ливневая канализация.
Необходима промышленная переработка и вторичное использование бытового мусора и промышленных отходов, что особенно актуально в северных условиях, поскольку здесь естественное разложение происходит крайне медленно. В противном случае возникает стойкое загрязнение, ведущее к тяжелым последствиям. Большую опасность представляют
стихийные свалки бытовых и промышленных отходов, получившие распространение вокруг больших городов и в арктической зоне. В республике нет ни одного предприятия по их комплексной переработке, хотя количество отходов возрастает на двести миллионов тонн в год. Всего накоплено более 1,7 миллиардов
Рис. 1. Задачи развития экономики и экологические ограничения на них
1955 2003
Рис. 2. Количество лесных пожаров по Якутскому лесхозу
тонн отходов производства и потребления, которые размещены на более чем пятистах полигонах и свалках, треть из которых - несанкционированные [4].
Проблемы развития промышленности и сельского хозяйства. Основная задача заключается в организации экологического сопровождения новых проектов. Наиболее актуальными в настоящее время являются соблюдение экологических норм при строительстве газопровода от Чаяндинского месторождения до Хабаровска и Владивостока и освоении Накынского алмазоносного поля. Объекты программы развития Южной Якутии пока не прошли даже стадию проектирования.
Проблемы экологического образования и воспитания. Отсутствие экологического мышления и адекватного восприятия окружающей действительности вследствие недостаточного экологического образования и воспитания являются существенным фактором, влияющим на состояние окружающей среды. Незаконные сбросы загрязняющих веществ, стихийные свалки, потребительское отношение к природе - всё это результаты отсутствия экологического воспитания, решение любой экологической проблемы затруднено подобными явлениями. Поэтому на современном этапе возрастает роль экологической
пропаганды. Подробно вопросы системного подхода к экологическому образованию и воспитанию рассмотрены нами в [5].
Проблемы истощения лесных ресурсов и лесных пожаров. Эта проблема имеет общемировое значение, поскольку около половины территории Якутии (1,4 миллионов квадратных километров) занято лесом. Происходит быстрое сокращение лесных ресурсов, существенно превосходящее естественный прирост. Оборот рубки леса в Южной Якутии составляет в среднем 150 лет, в северной части республики - около двухсот лет. Более 50 процентов промышленно заготавливаемого леса идет в отходы и становится загрязнителем либо воздуха при сжигании, либо воды при сплаве древесины. Значительные площади лесов выгорают, причем пожары становятся в последнее время настоящим бедствием. На рис. 2. показана пятидесятилетняя динамика лесных пожаров по Якутскому лесхозу в Центральной Якутии. Видно, что линейный тренд лесных пожаров показывает вполне определенную тенденцию усиления их динамики.
Еще одной особенностью является возникновение крупных пожаров. Большая часть площади леса, поврежденная огнем, обычно приходится на небольшое число крупных пожаров. В табл. 1 приведены данные
Таблица 1
Распределение числа и площади пожаров в зависимости от их размера (первая строчка - число пожаров, вторая - их площадь, в процентах от итога за год)
Размер пожара, в гектарах
годы до 200 от 200 до 1000 от 1001 и более
1999 93,5 4,4 2,1
15,9 17,0 67,1
2000 94,6 4,5 0,9
29,8 32,6 37,6
2001 93,5 2,7 3,8
34,4 20,6 45,0
2002 96,2 2,3 1,5
30,0 23,5 46,5
Таблица 2
Причины возникновения лесных пожаров в Республике Саха (Якутия) и в Центральной Якутии за 5 лет (в процентах)
Основные причины возгораний Всего по РС (Я) Центральная Якутия
От грозовых разрядов 49,9 34,7
По вине местного населения 40,7 57,0
Сельскохозяйственные палы 1,1 7,3
Другие организации 1,0 1,0
Неустановленные причины 8,3 1,0
о распределении числа и площади пожаров в зависимости от их размеров, из нее следует, что крупные пожары (200 га и более), составляющие 2-6 процентов от общего числа, дают от 60 до 80 процентов всей поврежденной огнем площади.
Статистика причин возникновения лесных пожаров ведется по укрупненным показателям, так как выяснение причин затруднено специфическими условиями лесной обстановки (табл. 2).
На рис. 3 приведена зависимость между солнечной активностью и числом возгораний лесов и площадей, пройденных огнем в Центральной Якутии за период с 1960 по 2004 гг.
Из рисунка видно, что основные всплески активизации лесных пожаров в рамках рассматриваемых солнечных циклов проявляются дважды в каждом одиннадцатилетнем цикле - на ветви подъема и спада, следуя непосредственно за максимумом и минимумом солнечной активности.
Таким образом, можно констатировать наличие достаточно тесных связей режима лесных пожаров в Центральной Якутии и одиннадцатилетних солнечных циклов, что открывает вполне определенные перспективы для разработки среднесрочного прогноза лесных
пожаров. Так, если выявленная закономерность сохранится и в будущем, то в ближайшие годы в лесах Центральной Якутии следует ожидать вполне определенного усиления пожарной опасности.
Проблемы изменения климата и возможного
отклика криолитозоны на потепление. Для Якутии характерно повсеместное распространение многолетнемерзлых пород (ММП). Сплошная криолитозона занимает здесь около 93,7 % территории при средней мощности 300 м, максимальной - 1500 м и наиболее низких температурах ММП на подошве слоя годовых теплооборотов - до -14 оС.
Глобальное потепление привело к смещению к
северу южной границы вечной мерзлоты и льдов Северного ледовитого океана на 300-500 км и
беспримерным по масштабам разрушениям полярных ледовых шапок в Арктике и Антарктике.
Палеогеографические исследования показывают, что 5-6 тысяч лет назад, во время наиболее теплого периода голоцена - «климатического оптимума», в Центральной Якутии происходило «растепление» грунтов. Следы этого процесса до настоящего времени присутствуют в криокомплексах среднеплейстоценовых террас реки Лена, проявляясь в виде криоген-
нормированный
коэффициент
Рис. 3. Кривая солнечной активности в числах Вольфа с наложением на нее частотного графика возгораний лесов и площадей, пройденных огнем в Центральной Якутии
Рис. 4. Кривые среднегодовых температур по ряду метеостанций Якутии
ного напора подземных (межмерзлотных) вод в районе непосредственного прохождения железнодорожной трассы Томмот - Якутск.
В то же время многолетняя мерзлота является не только компонентом, но и важнейшим экологическим фактором природной среды. В Якутии, целиком
расположенной на фундаменте вечной мерзлоты, специфика развития ландшафта состоит в том,
что многолетнемерзлые толщи активно влияют на динамику всех природных компонентов, включая
климат, растительность, животный мир, поверхностные и подземные воды, почвы и т. д. Они определяют ход геокриологических, геоморфологических, гидро-
логических, гидрогеологических, почвенных, лесообразовательных и других процессов и нередко приводят к опасным явлениям катастрофического характера.
Учитывая вышеизложенное, следует сказать, что для Якутии и других стран Северного полушария, где есть вечная мерзлота, потепление может стать угрозой номер один для их дальнейшего благополучного существования.
Наряду с климатическими и другими естественными факторами среды на режим криолитозоны вполне определенное влияние оказывает антропогенный фактор. Например, изменение условий теплообмена между подстилающей поверхностью и атмосферой вследствие сведения лесов способно вызвать вытаивание подземных льдов, развитие процессов термокарста, подтопления-заболачивания и термоэррозии осваиваемых территорий, что может изменить качество ландшафта, вызвать деструкцию и осложнить его хозяйственное использование.
Современное потепление получило свое развитие в 1970-е годы и продолжается по настоящее время (рис. 4).
В целом с момента окончания малой ледниковой
0,25
Тикси —■— Жиганск-----------------------Якутск-Олекминск
Рис. 5. Тренды среднемесячных температур с 1972 по 2005 гг. в Тикси, Жиганске, Якутске и Олекминске
эпохи и по настоящее время среднегодовые температуры на Земле выросли на 1°С.
Если рассматривать тренды температуры по ходу развития современной волны потепления в масштабах Якутии, то окажется, что пик потепления климата в Якутии приходится на осень, точнее на ноябрь (рис. 5), а потепление климата в период 1966-2005 гг. уже распространилось до северного полюса (рис. 6).
В 2007 г. наблюдалось наиболее значительное отклонение от нормы среднемесячных и годовых температур, что, вероятно, и вызвало значительное (на 25 %) сокращение площадей морских льдов в акватории Северного Ледовитого океана.
Необходимо отметить, что современное потепление, на наш взгляд, правильно предсказали А. В. Шнит-ников [6] и Е. В. Максимов [7]. А. В. Шнитников основывался на открытом им долгопериодичном ритме в 1850 лет, меняющем увлажнённость земного шара, а Е. В. Максимов - ещё и на ритме Миланко-вича в 40700 лет, обусловливающем чередование потеплений и похолоданий в истории Земли и жёстко связанном с 1850-летним ритмом.
По ритму Шнитникова (рис. 7б) глобальное потепление продлится в будущем примерно на 700 лет и будет развиваться в рамках тепло-сухой фазы, доминирующей в этом ритме (она занимает 1200 лет или 2/3 всей протяжённости ритма). Нарастание температуры до уровня, вдвое превышающего сегодняшний прирост, должно произойти в ближайшие 200 лет на волнах векового ритма. Дальнейший рост потепления будет ограничен снижением теплообеспеченности и ростом увлажнённости в тепло-влажном ритме Миланковича, (см. рис. 7а), контролирующем реализацию 1850-летнего ритма Шнитникова. Рост увлажнённости будет происходить и по ходу реализации 1850-летнего ритма и достигнет
9 04
5 0.2 І
у = -0 01ІХ ♦ 1 065
• №*0.341
«
♦ * ♦
•
• *
• ♦ «
♦ ♦
* • • 1 •
♦
•
♦
Широта МС
Рис. 6. Зависимость годовых трендов температуры от широты метеорологических станций в Якутии. Период 1966-2005 гг.
Рис. 7. Модель внутренней структуры 40700-летнего (а) и 1850-летнего (б) ритмов.
1 - теплообеспеченность, 2 - увлажнённость. Климатические фазы: ХВ - холодно-влажная, ХС - холодно-сухая, ТС - тёпло-сухая, ТВ - тёпло-влажная.
максимума на рубеже третьего тысячелетия. Именно из-за согласованного роста увлажнённости в двух ведущих долгопериодических ритмах процесс потепления будет сглажен и устойчив. Согласно продолжительности тепло-влажной фазы ритма Миланковича тёплый климат будет господствовать ещё около 7 тысяч лет.
Проблемы создания системы мониторинга качества окружающей среды. Намерениям создать
Рис. 8. Структура региональной системы мониторинга и принятия решений по регулированию качества окружающей среды
систему мониторинга и принятия решении по охране окружающей среды уже более двадцати лет, но до сих пор нет ни региональных, ни всероссийской систем. Чисто техническая задача превратилась в проблему. В то же время была создана система прогноза и предотвращения чрезвычайных ситуаций МЧС. Предлагаемая структура системы мониторинга (рис. 8 [5]) включает в себя три подсистемы получения данных о состоянии окружающей среды и воздействии на нее техногенных факторов (СОСТОЯНИЕ, ВОЗДЕЙСТВИЕ и МОНИТОРИНГ), причем подсистема МОНИТОРИНГ является отдельной подсистемой, не управляемой модулем СИСТЕМНЫЙ, что обеспечивает получение объективной информации. Разделение на три подсистемы модуля наблюдений как раз соответствует экономической классификации экологических задач. Полученные данные обрабатываются и поступают в базу данных ЗНАНИЯ. На этой основе вырабатывается прогноз развития экологической ситуации в регионе и определяются регулирующие воздействия для улучшения экологической обстановки. Система имеет еще два уровня иерархии и открыта на них для дополнений и модификаций, её свойства изучены в работе [6]. Второй уровень системы может быть построен по биологическому, географическому или экономическому принципу. Региональная система мониторинга и принятия решений по охране окружающей среды может действовать на базе министерства охраны природы с обязательными взаимодействиями с системами МЧС и Росгидромета.
Исследование выполнено при финансовой под-
держке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение 14.А18.21.0607.
Л и т е р а т у р а
1. Соломонов Н. Г. Экологические аспекты освоения Севера: Доклад на XI Всесоюзном симпозиуме «Биологические проблемы севера». - Якутск: Изд-во ЯФ СО АН СССР, 1986. - 8 с.
2. Экологическая программа ЭКОРС / А. М. Леонов, О. Н. Толстихин, Ю. И. Трофимцев. - Якутск: Изд-во ЯГУ, 1993 г. - 87 с.
3. Безопасность Республики Саха (Якутия): социальные, экологические и техногенные проблемы / под ред. В. Ю. Фридовского, В. А. Прохорова. - Наука, 2008. - 296 с.
4. Экологический рейтинг субъектов Российской федерации. - UPL: http://www.greenpatrol.ru/regions.
5. Толстихин О. Н., Трофимцев Ю. И. Экологический менеджмент: Регулирование качества окружающей среды на примере Якутии. - Новосибирск: Наука, Сибирское предприятие РАН, 1998. - 216 с.
6. Шнитников А. В. Изменчивость общей увлажнённости материков Северного полушария // Записки
Географического общества СССР, новая серия. - М.-Л., - Т. 16, 1957. - 337 с.
7. Максимов Е. В. Ритмы на Земле и в Космосе. -СПб: Изд-во СПб ун-та, 1995. - 324 с.
8. Бадьянов В. И., Трофимцев Ю. И. Иерархия и гетерархия в системе принятия решений // Вестник ЯГУ. -2005. - Т. 2. - С. 63-69.
