CC BY
48
УДК 502.132
DOI: 10.24411/1728-323X-2019-18125
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ОБЪЕКТОВ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ ПО ВЛИЯНИЮ НА ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛУГИ ДЕПОНИРОВАНИЯ УГЛЕРОДА ЛОКАЛЬНЫМИ НАЗЕМНЫМИ ЭКОСИСТЕМАМИ
Г. Е. Артамонов, специалист
информационно-аналитического отдела
Россельхознадзора, rykola@list.ru,
И. И. Васенев, доктор биологических наук,
профессор, заведующий кафедрой экологии
факультета почвоведения, агрохимии
и экологии РГАУ-МСХА
имени К. А. Тимирязева,
В. А. Гутников, кандидат технических наук,
заместитель генерального директора
по научной и учебной работе
ФГБУ «ЦНИИП Минстроя России»,
г. Москва, Российская Федерация
В статье проведена сравнительная экологическая оценка деятельности объектов тепловой энергетики по возможности депонирования антропогенного углерода, образовывающегося в результате сжигания ископаемых видов топлива при производстве электроэнергии локальными наземными экосистемами. Определены наиболее устойчивые экосистемы (с наибольшими пулами углерода в фитомассе и гумусе почв). В результате системного анализа основных производственных показателей исследуемых ТЭС выделены их 34 функционально-экологические группы, дифференцированные в зависимости от типа объекта, вида используемого топлива, численности населения близлежащих поселений. На основании методических указаний и руководства по количественному определению объема выбросов парниковых газов осуществлены расчеты индекса углеродной нагрузки IndexL, с детальной дифференциацией воздействия ТЭС и оценкой экологического сервиса (услуги) депонирования углерода локальными наземными экосистемами при выделении 4 групп углеродной нагрузки (высокая, средняя, низкая и оптимальная). В то же время необходимо учитывать не только локальную, но и региональную потенциальную емкость наземных экосистем, а также географическое расположение объектов энергетики в Российской Федерации и их мощность. Наличие большого количества лесов в азиатской части страны позволяет обеспечить повышенную бу-ферность их наземных экосистем в зоне действия объектов тепловой энергетики.
The article provides a comparative environmental assessment of the thermal energy facilities activities in the local terrestrial ecosystems possibility to sink the anthropogenic carbon generated by fossil fuels burning during electricity production. The most stable ecosystems were identified (with the highest carbon pools in phytomass and soil humus). System analysis result of the main production indicators of the investigated TPP results in 34 functional-ecological groups, differentiated by the type of facility, used fuel, and the population ofnearby settlements. Due to the manuals and guidelines for the quantitative assessment of greenhouse gas emissions, the IndexL (carbon load index) was calculated to differentiate in detail the degree of thermal power plants impact on the carbon deposition ecoservice by local terrestrial ecosystems with allocation of 4 carbon load groups (high, medium, low and optimal). At the same time, it is necessary to take into account not only the local potential capacity of terrestrial ecosystems, but also the regional one, as well as the geographical location of energy facilities in the Russian Federation and their capacity. The presence of a large number of forest ecosystems in the Asian part of the country allows us supporting their increased buffering in the TPP impact areas.
Ключевые слова: экологическая оценка, депонирование углерода, ТЭЦ, энергетика, экосистемные услуги, экосистема.
Keywords: environmental assessment, carbon sequestration, thermal power plant, energy, ecosystem services.
Введение. Одной из основных экологических проблем современности является глобальное изменение климата, в значительной мере связанное с выбросами антропогенного углерода [1].
Основными источниками эмиссии антропогенного углерода в мире являются предприятия энергетической отрасли, например, расположенная на о. Тайвань угольная Тайчжунская ТЭС является самым крупным производителем атмосферного диоксида углерода (установленная мощность составляет 5800 МВт, к 2030 году планируется увеличение до 7400 МВт) [2].
В Российской Федерации объекты тепловой энергетики также занимают лидирующие позиции по уровню выбросов парниковых газов. Так, по данным наблюдений сети Росгидромета и годовым отчетам Минприроды России в крупнейших городах страны наблюдается устойчивая тенденция к превышению ПДК по содержанию в атмосфере вредных веществ, и остается значительной доля ТЭС в региональных показателях загрязнения атмосферы [3]. Основную часть вредных выбросов в атмосферу вследствие сжигания ископаемых видов топлива составляют 302, N0^ СО, твердые частицы и парниковые газы, такие как С02 [4, 15].
По данным национального доклада о кадастре антропогенных выбросов из источников и абсорбции поглотителями парниковых газов, не регулируемых Монреальским протоколом [5], анализ динамики выбросов парниковых газов (С02, СН4, N20) в Российской Федерации в секторе «энергетика» показывает существенное снижение выбросов к 2017 году в сравнении с показателем 1990 года, однако начиная с 2013 года отмечен незначительный рост показателя выбросов парниковых газов (рис. 1).
В 2015 году в Париже в ходе конференции по климату взамен Киотского протокола было при-
2700 ■
2500-
2300-
0 2100-
1 1900 Ч
1700 Ч
I
III
I
1500-
оял
а
—п
1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016
Рис. 1. Динамика выбросов парниковых газов в секторе «Энергетика» 1990—2017 гг. (по данным https://unfccc.int/)
1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016
Мощность Производство
Рис. 2. Динамика удельного веса мощности и производства электроэнергии в России на ТЭС за период 1990—2017 гг.
нято Парижское соглашение в рамках Рамочной конвенции ООН об изменении климата, регулирующее меры по снижению содержания углекислого газа в атмосфере с 2020 года.
Ключевыми положениями соглашения, подписанного Россией 22 апреля 2016 года, и принятого Постановлением Правительства Российской Федерации от 21 сентября 2019 № 1228, являются регулирование прироста глобальной средней температуры в пределах 2 °С сверх доиндустри-альных уровней и сбалансирование выбросов парниковых газов, получаемых в результате промышленной деятельности человека, до уровня, который экосистемы могут переработать естественным образом [6].
Тепловые электростанции составляют основу генерирующих мощностей России и имеют стратегическое значение в социально-экономическом развитии субъектов РФ [7]. В 2017 году российскими тепловыми электростанциями произведено 703 млрд кВт-ч электроэнергии, что составляет 64 % в общем объеме производства электроэнергии в России. Согласно данным Росстата по со-
стоянию на 01.01.2018 суммарная установленная мощность ТЭС составляет 190 ГВт, или 70 % от общей установленной мощности электростанций России.
Проведенный анализ динамики установленной мощности ТЭС и производства электроэнергии показал, что с 2014 года наметился устойчивый спад производства электроэнергии, в то время как установленная мощность продолжает увеличиваться (рис. 2). Поэтому при вводе в эксплуатацию новых мощностей имеется возможность поэтапной модернизации или вывода из эксплуатации энергетических объектов с устаревшими технологиями и необоснованно высоким уровнем воздействия на окружающую среду.
При определении очередности модернизации или исключения ТЭС целесообразно обращать внимание на соотношение оказываемой ими антропогенной нагрузки на локальные экосистемы и удельную возможность окружающих их наземных экосистем воспринимать эти нагрузки.
Наземные экосистемы России обладают значительным природно-ресурсным потенциалом
для депонирования углерода, который образовывается в результате хозяйственной деятельности человека. Данный процесс регулирует глобальное изменение климата путем «стока» парниковых газов [8].
Леса, болота и сельскохозяйственные экосистемы (пашни и пастбища) являются наиболее известными формами наземного накопления углерода и способны накапливать его большое количество в высоких концентрациях. Способность наземных экосистем служить поглотителем или хранилищем СО2 и других парниковых газов в значительной степени зависит от физико-географических и природно-климатических особенностей территории, а также от их текущего состояния и уровня деградации. Поэтому сохранение и восстановление наземных экосистем с высоким потенциалом поглощения и хранения антропогенного углерода представляется важной задачей в развитии концепции экосистемных услуг [9].
Цель исследования — сравнительная экологическая оценка деятельности объектов тепловой энергетики с точки зрения возможности депонирования окружающими их локальными наземными экосистемами антропогенного углерода, образующегося при производстве электроэнергии в результате сжигания ископаемых видов топлива (природный газ, уголь, мазут).
Объект и методы исследования. Исследования проведены на основе системного анализа данных годовых отчетов энергогенерирующих компаний РФ о деятельности 195 ТЭС суммарной установленной электрической мощностью более 85 ГВт и годовой выработкой электроэнергии около 331 млрд кВт -ч, что составляет почти половину всей электроэнергии, выработанной на ТЭС. При этом анализ 195 действующих объектов энергетики показал, что их средний показатель коэффициента установленной мощности (КИУМ) составляет только около 44 %. При увеличении имеющегося резерва КИУМ до 70 % производство электроэнергии составит более 1000 млрд кВт -ч, что позволит покрыть более 92 % потребности страны в электроэнергии.
Для оценки экосистемных услуг использовалась классификация и схема распределения наземных экосистем из «Экологического Атласа России» под редакцией Н. С. Касимова и В. С. Ти-кунова [10], классификация и структура почвенного покрова из «Национального атласа почв Российской Федерации» под редакцией Г. В. Добровольского и С. А. Шобы [11].
Природно-климатические условия формируют углерододепонирующие способности наземных экосистем. Для их оценки использованы содержание гумуса в кг/м2 (Но), запас фитомассы в
кг/м2 (Bo) и расчеты В. А. Гутникова [1] за рекомендуемый Всемирной метеорологической организацией (ВМО) период климатической нормы (1961—1990 гг.). «Естественный» углерод рассчитывается по формуле (1), предложенной в «Едином государственном реестре почвенных ресурсов России» [10]:
С nat = (Bo -0,5- S) + (Ho-0,58-S), (1)
где C nat — углерод «естественный»; S — площадь используемых локальных наземных экосистем; 0,5 и 0,58 — коэффициенты для перевода в углеродные единицы [12].
Для расчета «антропогенного» углерода от выбросов загрязняющих веществ ТЭС использованы данные потребления топлива (природный газ, уголь, мазут), которые пересчитаны по формуле (2) в углеродные единицы — в соответствии с руководством по количественному определению объема выбросов парниковых газов организациями, осуществляющими хозяйственную и иную деятельность в Российской Федерации, утвержденных Приказом Минприроды России от 30.06.2015 № 300 [13]:
C anth = (Cg + Cc + Cm), (2)
где C anth — углерод «антропогенный»; Cg — углерод от сжигания природного газа; Cc — углерод от сжигания угля; Cm — углерод от сжигания мазута.
Индекс антропогенного воздействия ТЭС на экосистемную услугу по депонированию углерода (indexL) рассчитывается по формуле (3) как углеродная нагрузка (load):
indexL = Can-h. (3)
C nat
Результаты и обсуждение. Исследуемые объекты энергетики расположены по всей стране (рис. 3) в экосистемах, характеризующихся разным экологическим потенциалом, что дифференцирует условия функционирования объектов энергетики и степень устойчивости локальных экосистем к их антропогенному воздействию.
Системный анализ производственных показателей исследуемых ТЭС (табл. 1) позволил разделить их на 34 функционально-экологические группы, дифференцированные в зависимости от структуры выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, вида используемого топлива, мощности источников выбросов, территориального расположения энергетических объектов (табл. 2).
Группа ГРЭС состоит из 34 объектов. Основная доля выработанной ГРЭС электроэнергии идет на продажу на оптовом рынке электро-
Рис. 3. Размещение исследуемых ТЭС в Российской Федерации
Таблица 1
Показатели производственной деятельности групп ТЭС
Группа п Мощность, Производство, Площадь зе- Расход усл. топл., тыс. т.у.т. (Всего) Выбросы всего, т в том числе: Твердые вещест- Диоксид серы, т Оксиды азота, т Оксид угле-
МВт млн кВт • ч мель, га ва, т рода, т
ГРЭС 1-1-А 1 742 5320 43 1057 1062 0 0 604 459
1-2-А 1 54 240 7 178 242 0 0 233 10
1-2-Б 1 331 792 34 594 5926 1263 1641 2972 50
1-3-А 2 538 1568 29 711 8294 0 0 4333 3961
1-4-А 3 2652 12 943 307 4093 8665 10 794 7616 245
1-5-А 1 2595 5819 144 1410 5170 0 0 2621 2550
1-5-Б 3 3873 11 096 299 4958 136 195 39 160 57 891 22 661 16 483
1-6-А 6 9369 37 785 407 12 625 24 181 5 707 23 291 180
1-6-Б 8 9337 28 487 854 11 200 254 962 67 169 133 234 47 782 6775
1-7-А 3 3470 8414 406 2752 9271 101 36 7854 1280
1-7-Б 5 1631 7355 154 2921 46 693 15 347 17 622 12 604 1121
ТЭЦ 11-1-А 33 16 835 75 676 1074 31 474 67 020 4784 11 160 48 217 2857
11-1-Б 8 3730 17 500 523 9345 163 295 39 425 72 137 47 154 4582
11-2-А 13 3416 12 449 660 5570 8299 9 43 6663 1583
11-2-Б 6 3077 13 704 385 6365 130 596 25 755 65 573 33 928 5342
11-3-А 16 4122 18 226 491 7629 13 140 8 111 12 141 878
11-3-Б 3 914 3376 117 1717 31 766 8827 11 349 7722 3868
11-3-В 1 12 16 6 122 13 680 87 11 861 1683 50
11-4-А 21 5131 18 071 731 9879 15 674 25 832 13 958 856
11-4-Б 14 5604 22 321 693 10 632 280 644 67 867 146 618 46 501 19 661
11-5-А 5 663 2933 224 2050 4469 891 236 3188 156
11-5-Б 12 2197 6034 664 2954 125 533 48 433 59 732 16 577 791
11-6-А 10 1277 4043 194 1471 3043 2 65 2806 171
11-6-Б 4 685 1833 194 988 29 893 5981 20 004 3515 393
11-6-В 1 21 41 12 52 н/д н/д н/д н/д н/д
11-7-А 1 270 1066 49 785 1510 0 174 1335 0
11-7-Б 3 328 1106 78 780 28 748 15 478 8793 3744 735
Про- 111-1-А 1 200 1258 6 489 н/д н/д н/д н/д н/д
мыш- 111-3-А 2 643 3917 70 1369 н/д н/д н/д н/д н/д
ленные 111-3-Б 1 101 484 14 210 н/д н/д н/д н/д н/д
111-4-А 1 119 965 5 264 375 0 0 232 143
111-5-Б 1 410 1467 78 719 н/д н/д н/д н/д н/д
111-6-А 2 505 2619 63 1394 н/д н/д н/д н/д н/д
111-7-А 2 344 2263 17 1525 н/д н/д н/д н/д н/д
Рис. 4. Иерархический кластерный анализ подгрупп ТЭС по показателям деятельности объектов энергетики
-С:
Степень различия I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 3,50 2,63 1,75 0,88
12 12 П-1-А
20 20 П-4-Б
9 9 1-6-Б
19 19 П-4-А
16 16 П-З-А
14 14 П-2-А
8 10 5 15 13 8 I-6-A
10 I-7-A
5 I-4-A
15 П-2-Б
22 13 П-1-Б
7 22 П-5-Б
25 7 1-5-Б
3 25 П-6-В
17 3 1-2-Б
11 17 П-З-Б
18 11 1-7-Б
27 24 23 18 П-З-В
27 П-7-Б
24 П-6-Б
4 23 П-6-А
21 6 I-5-A
32 4 I-3-A
26 21 П-5-А
2 32 Ш-5-Б
31 26 П-7-А
34 2 I-2-A
28 31 Ш-4-А
33 30 29 1 34 Ш-7-А
28 Ш-1-А
33 Ш-6-А
30 Ш-З-Б
1 00 29 Ш-З-А
1 1-1-А
энергии в другие регионы страны, а также для энергоснабжения крупных промышленных районов предприятий. Группа ТЭЦ включает в себя 151 объект. ТЭЦ работают в режиме когенерации с выработкой электрической и тепловой энергии.
Группа промышленных ТЭС представлена 10 объектами. К ним относятся электростанции, входящие в состав производственных предприятий, и предназначенные в основном для энергоснабжения предприятий и прилегающих к ним городских и сельских поселений.
В результате сравнительного анализа производственных и экологических показателей групп ТЭС установлены значимые корреляционные зависимости [14] производства электроэнергии от общего расхода топлива (г = 0,988), расхода природного газа (г = 0,927), а также его влияния на окружающую среду:
— выбросы углерода при сгорании природного газа (г = 0,923);
— выбросы оксидов азота (в пересчете на N02) (г = 0,738);
— площадь используемых земель (г = 0,806).
Таблица 2 Классификация исследуемых ТЭС
1 уровень (тип объекта) 2 уровень (вид топлива) 3 уровень (размер поселений)*
I — ГРЭС I — А (природный газ) I — Б (уголь) I — В (мазут) 1 — крупнейшие свыше 1000; 2 — очень крупные 500—1000; 3 — крупные 250—500; 4 — большие 100—250; 5 — средние 50—100; 6 — малые 10—50; 7 — поселковые менее 10
II — ТЭЦ II — А (природный газ) II — Б (уголь) II — В (мазут) 1 — крупнейшие свыше 1000; 2 — очень крупные 500—1000; 3 — крупные 250—500; 4 — большие 100—250; 5 — средние 50—100; 6 — малые 10—50; 7 — поселковые менее 10
III — Промышленные III — А (природный газ) III — Б (уголь) III — В (мазут) 1 — крупнейшие свыше 1000; 2 — очень крупные 500—1000; 3 — крупные 250—500; 4 — большие 100—250; 5 — средние 50—100; 6 — малые 10—50; 7 — поселковые менее 10
*— В соответствии с СП 42.133330.2016 в тыс. чел.
Иерархический кластерный анализ показателей групп ТЭС позволил установить подгруппы с близкими условиями антропогенного воздействия на наземные экосистемы. В основе иерархической кластеризации выявились природно-климатические особенности территории (рис. 4).
Наиболее отличной от остальных оказалась группа (11-1-А) с 33 газовыми ТЭЦ, расположенными в крупнейших городах, которые, как правило, отличаются минимальными выбросами загрязняющих веществ, но в то же время имеют высокий уровень нагрузки по выбросам парниковых газов.
В верхней части дендрограммы разместились практически все группы с промышленными электростанциями. В кластеры объединились группы (111-3-Б и 111-6-А); (111-1-А и 111-7-А). Значительная часть из них работает на природном газе. Группы угольных электростанций расположены
преимущественно в средней части дендрограммы. Наибольшее негативное воздействие на наземные экосистемы оказывают угольные ГРЭС. Они являются доминирующими ТЭС в Дальневосточном, Сибирском и Уральском федеральных округах. Поэтому экосистемы, в границах которых они функционируют, должны обладать достаточно высоким потенциалом к поглощению антропогенного углерода.
В то время как общая площадь отведенных для размещения исследуемых ТЭС земельных ресурсов составляет всего 9029 га, важно оценить уровень антропогенного воздействия ТЭС на зону их влияния, представленную разными видами экосистем, по количеству поступающего в эти экосистемы антропогенного углерода.
Типизация наземных экосистем на основе ландшафтно-экологического подхода представляет собой важную задачу территориального пла-
Таблица 3
Экологическая оценка ТЭС по воздействию на углерод депонирующую услугу
Залесенность
Станция С (апгН) Тип экосистем* Тип почв С (паг) МехЬ, субъекта РФ, %**
Наибольшая нагрузка
Читинская ТЭЦ-1 2098,9 Бореал. резко конт. Чернозем. Юж. 218,6 9,603 74
Омская ТЭЦ-5 4582,3 Суббор. Конт. Чернозем. Тип. 600,1 7,636 41
Астраханская ПГУ-235 289,2 Суббор. Конт. Луговые бур. 39,6 7,299 4
Омская ТЭЦ-4 2332,7 Суббор. Конт. Чернозем. Тип. 430,1 5,423 41
ГЭС-1 (г. Москва) 224,9 Бореал. Умерен. конт. Дерн.-подзол. 50,7 4,433 0
Абаканская ТЭЦ 2366,0 Суббор. Конт. Каштан. 553,7 4,273 59
Воркутинская ТЭЦ-2 928,0 Субарктич. Тундров. Глеев. 246,3 3,767 86
Красноярская ГРЭС-2 4878,4 Бореал. Умерен. конт. Дерн.-таеж. 1296,8 3,762 66
Ново-Иркутская ТЭЦ 2959,7 Бореал. Умерен. конт. Серые лесн. 790,5 3,744 89
Красноярская ТЭЦ-1 1637,3 Бореал. конт. Чернозем. Тип. 470,4 3,481 66
Иркутская ТЭЦ-6 757,1 Бореал. Умерен. конт. Дерн.-подзол. 232,9 3,250 89
Иркутская ТЭЦ-1 531,8 Бореал. Умерен. конт. Боров. пески 186,0 2,859 89
Барнаульская ТЭЦ-2 1100,1 Суббор. Конт. Чернозем. Тип. 404,1 2,722 26
Красноярская ТЭЦ-2 2415,9 Бореал. конт. Чернозем. Тип. 897,0 2,693 66
Наименьшая нагрузка
Вологодская ТЭЦ 193,2 Бореал. Умерен. конт. Дерн.-подзол. 884,1 0,219 79
Липецкая ТЭЦ-2 379,4 Суббор. Умерен. конт. Дерн.-подзол. 1794,7 0,211 7
Смоленская ТЭЦ-2 326,1 Бореал. Умерен. конт. Дерн.-подзол. 1577,6 0,207 40
Ульяновская ТЭЦ-2 329,7 Суббор. Умерен. конт. Чернозем. Тип. 1652,8 0,199 26
Курская ТЭЦ-1 149,7 Суббор. Умерен. конт. Чернозем. Тип. 844,6 0,177 7
Пермская ТЭЦ-14 263,3 Бореал. Умерен. конт. Дерн.-подзол. 1802,6 0,146 63
Петрозаводская ТЭЦ 332,9 Бореал. Умерен. конт. Солонч. лугов. 2327,5 0,143 80
Костромская ТЭЦ-2 233,7 Бореал. Умерен. конт. Дерн.-подзол. 1747 0,134 61
Томская ТЭЦ-3 270,7 Бореал. Умерен. конт. Серые лесн. 2116,5 0,128 91
Шарьинская ТЭЦ 73,5 Бореал. Умерен. конт. Дерн.-подзол. 579,5 0,127 61
Смоленская ГРЭС 373,7 Бореал. Умерен. конт. Дерн.-подзол. 4755,5 0,079 40
Череповецкая ГРЭС 641,9 Бореал. Умерен. конт. Дерн.-подзол. 8241,3 0,078 79
Псковская ГРЭС 178,4 Бореал. Умерен. конт. Дерн.-подзол. 3003 0,059 42
Пермская ТЭЦ-13 16,5 Бореал. Умерен. конт. Дерн.-подзол. 430,9 0,038 63
ТЭЦ «Центральная» 0,029 Суббор. Приокеан. Буро-таеж. 78,7 0,0004 0
(г. Санкт-Петербург)
* — Типы экосистем по Гудилину, 1980 г. ** — по данным земельного фонда РФ.
нирования в области энергетики, нацеленного на организацию эффективной и экологически безопасной инфраструктуры энергоснабжения и рационального использовании экосистемных услуг [16].
В результате географической привязки исследуемых объектов тепловой энергетики с использованием карт продуктивности экосистем суши (https://geographyofrussia.com) и уровня антропогенной нагрузки на экосистемы (http:// landscapeedu.ru/edu_help_fgr.shtml) определены 120 типов экосистем и 59 типов почв, в которых расположены исследуемые объекты тепловой энергетики.
Наибольшей продуктивностью обладают экосистемы, расположенные в европейской части территории страны. При этом наибольшее количество объектов ТЭС и наивысший уровень антропогенной нагрузки отмечается также в европейской части территории. При наложении данных картосхем определены «проблемные» зоны. Для системного анализа произведен расчет показателей «естественного» углерода C (nat), «антропогенного» углерода C (anth) и индекса углеродной нагрузки (indexL).
Результаты расчета индекса углеродной нагрузки для 30 ТЭС показали очень широкий диапазон его изменения в рассматриваемом ряду почв от 9,6 для южных черноземов до 0,0004 для буро-таежных почв (табл. 3).
Ранжирование исследуемых объектов ТЭС позволяет выделить среди них 4 группы: с высокой, средней, низкой и оптимальной углеродной нагрузкой на л окальные экосистемы. О высокой углеродной нагрузке ТЭС на локальные наземные экосистемы позволяют судить значения indexL выше 5. Средняя нагрузка характерна для значений от 2 до 5, низкая — от 1 до 2. Оптимальная нагрузка, без негативных последствий, отмечается при значении indexL менее 1.
При этом углеродная нагрузка на отдельные локальные экосистемы может быть выше порога их самовосстановления, что приведет к деградации наземных экосистем, находящихся в зоне воздействия. Однако за счет близлежащих компенсирующих лесных территорий углеродная нагрузка может быть частично или полностью нейтрализована [17].
Наибольшие значения индекса углеродной нагрузки наблюдаются у угольных тепловых электростанций средней мощности (до 1000 МВт), расположенных в Сибирском и Дальневосточном федеральных округах. Так, например, в районе Читинской ТЭЦ-1 выбросы антропогенного уг-
лерода в более чем 9 раз превышают способность локальных наземных экосистем к депонированию углерода. При этом общая облесенность соседних территорий позволяет говорить о возможности полного компенсирования антропогенной углеродной нагрузки за счет лесных экосистем региона размещения ТЭС.
Объекты с наименьшими показателями индекса углеродной нагрузки представлены газовыми электростанциями, преимущественно расположенными в Северо-Западном и Центральном федеральных округах.
Заключение. Проведенная сравнительная экологическая оценка деятельности объектов тепловой энергетики позволила дифференцировать их по уровню воздействия антропогенного углерода на экосистемную услугу по депонированию углерода наземными экосистемами, при разработке и корректировке региональных энергетических стратегий.
В результате системного анализа основных производственных показателей исследуемых ТЭС выделены 34 функционально-экологические группы, дифференцированные в зависимости от типа объекта, вида используемого топлива, численности населения близлежащих поселений с оценкой групп по показателям выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, мощности источников выбросов, производства электроэнергии.
Кластерный анализ позволил выделить наиболее экологически чистые газовые электростанции, расположенные в крупнейших городах, которые отличаются минимальными выбросами загрязняющих веществ, но в то же время имеют высокий уровень нагрузки по выбросам парниковых газов. Четко сгруппированы доминирующие в Дальневосточном, Сибирском и Уральском федеральных округах угольные электростанции.
Предложенный и апробированный в данной работе индекс углеродной нагрузки (1пйе%1) позволил детально дифференцировать степень воздействия ТЭС на экологическую услугу депонирования углерода локальными наземными экосистемами с выделением 4 групп углеродной нагрузки (высокая, средняя, низкая и оптимальная).
В то же время необходимо учитывать не только локальную, но и региональную потенциальную емкость наземных экосистем, а также географическое расположение объектов энергетики в Российской Федерации и их мощность. Наличие большого количества л есов в азиатской ч асти страны позволяет обеспечить повышенную бу-ферность их наземных экосистем в зоне действия объектов тепловой энергетики.
Библиографический список
1. Артамонов Г. Е., Гутников В. А. Экологические принципы оптимизации воздействия объектов энергетики на экосистемы // Биосферная совместимость: человек, регион, технологии № 2 (22), 2018 (апрель—июнь) С. 16—27.
2. World Energy Outlook 2018. — режим доступа: https://webstore.iea.org/world-energy-outlook-2018.
3. Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за 2017 год. — режим доступа: http:// www.meteorf.ru/product/infomaterials/90/?year=2017&ID=90.
4. Ежегодник «Состояние загрязнения атмосферы в городах на территории России за 2016». — СПб. ФГБУ «ГГО» Росгидромета, 2017 г. С. 228.
5. Национальный доклад о кадастре антропогенных выбросов из источников и абсорбции поглотителями парниковых газов, не регулируемых Монреальским протоколом за 1990—2017 гг. — Москва. ФГБУ «ИГКЭ Росгидромета и РАН», 2018 г. С. 476.
6. Васенев В. И., Ван Ауденховен А. П., Ромзайкина О. Н., Гаджиагаева Р. А. // Экологические функции и экосис-темные сервисы городских и техногенных почв: от теории к практическому применению (обзор) // Почвоведение. 2018. № 10. С. 1177—1192.
7. Российский статистический ежегодник. 2017: Стат. сб. / Росстат. Р76 М., 2017. — 686 с.
8. Morel J. L., Chenu C., Lorenz K. Ecosystem services provided by soils in urban, industrial, traffic, mining and military areas (SUITMAs). J. Soil Sedim. V. 15. P. 1659—1666 (2015).
9. Archer D., Dodman D. Making capacity building critical: Power and justice in building urban climate resilience in Indonesia and Thailand. Urban. Clim. V. 14. P. 68—78 (2015).
10. Экологический атлас России / А. Х. Аджиев, С. А. Барталев, М. Ю. Беккиев и др. — ООО «Феория» Москва, 2017. — 510 с.
11. Национальный атлас почв Российской Федерации / С. А. Шоба, Г. В. Добровольский, И. О. Алябина и др. — Астрель: АСТ Москва, 2011. — 632 с.
12. Единый государственный реестр почвенных ресурсов России. — режим доступа: http://egrpr.soil.msu.ru/index.php.
13. Приказ Минприроды России от 30.06.2015 № 300 «Об утверждении методических указаний и руководства по количественному определению объема выбросов парниковых газов организациями, осуществляющими хозяйственную и иную деятельность в Российской Федерации» / Официальный интернет-портал правовой информации http:// www.pravo.gov.ru, 17.12.2015.
14. Артамонов Г. Е., Гутников В. А. Агроэкосистемы для объектов тепловой энергетики // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 8. С. 26—39.
15. Raymond C. M., Frantzeskaki N., Kabisch N., Berry P., Breil M., mNita M. R., Geneletti D., Calfapietra C.: A framework for assessing and implementing the co-benefits of nature-based sulutions in urban areas. Environ. Sci. Plicy. V. 77. P. 15—24 (2017).
16. IPCC: Climate Change 2013: The Physical Science Basis, Working Group 1 Contribution to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change // Stocker T. F., Qin D., Plattner G., Tignor M Allen S. K. e. a. — Cambridge University Press, UK and USA, 2013. — 869 p.
17. Vasenev I. I., Vasenev V. I., Valentini R. Agroecological issues of soil carbon pools and GHG fluxes analysis in frame of regional ecological monitoring system RusFluxNet // Агроэкология. 2014, № 1. P. 8—12.
ENVIRONMENTAL EVALUATION OF THERMAL ENERGY FACILITIES INFLUENCE ON ECOLOGICAL SERVICES OF CARBON DEPOSITION BY LOCAL TERRESTRIAL ECOSYSTEMS
G. E. Artamonov, Expert, Information and Analytical Department of the Rosselkhoznadzor, rykola@list.ru, Moscow, Russian Federation, rykola@list.ru,
I. I. Vasenev, Ph. D. (Biology), Dr. Habil., Professor, Head of Ecology Department, the Faculty of Soil Science, Agrochemistry and Ecology, RGAU-MSHA named after K. A. Timiryazev,
V. A. Gutnikov, Ph. D. (Engineering), Deputy Director for Scientific and Educational Work, FSBI "TsNIIP Minstroy Russia", Moscow, Russian Federation
References
1. Artamonov G. E., Gutnikov V. A. Ekologicheskie principy optimizacii vozdejstviya ob'ektov energetiki na ekosistemy. Biosfernaya sovmestimost': chelovek, region, tekhnologii. No. 2 (22), 2018 (aprel'—iyun') S. 16—27 [Environmental principles of optimizing the impact of energy facilities on ecosystems]. Biosphere compatibility:people, region, technology. No. 2 (22), 2018 (April—June). P. 16—27 [in Russian].
2. World Energy Outlook 2018. — режим доступа: https://webstore.iea.org/world-energy-outlook-2018.
3. Obzor sostoyaniya i zagryazneniya okruzhayushchej sredy v Rossijskoj Federacii za 2017 god. — rezhim dostupa: http:// www.meteorf.ru/product/infomaterials/90/?year=2017&ID=90 [Overview of the state and environmental pollution in the Russian Federation for 2017] [in Russian].
4. Ezhegodnik "Sostoyanie zagryazneniya atmosfery v gorodah na territorii Rossii za 2016". [Yearbook "The State of Atmospheric Pollution in Cities in Russia for 2016"]. SPb. FSBI GGO Roshydromet, 2017. P. 228 [in Russian].
5. Nacional'nyj doklad o kadastre antropogennyh vybrosov iz istochnikov i absorbcii poglotitelyami parnikovyh gazov, ne reg-uliruemyh Monreal'skim protokolom za 1990—2017 gg. [National report on the inventory of anthropogenic emissions by sources and removals by sinks of greenhouse gases not regulated by the Montreal Protocol for 1990—2017]. Moscow. FSBI "IGKE of Roshydromet and RAS", 2018. P. 476 [in Russian].
6. Vasenev V. I., Van Audenhoven A. P., Romzaikina O. N., Gadzhiagaeva R. A. Ekologicheskie funkcii i ekosistemnye servisy gorodskih i tekhnogennyh pochv: ot teorii k prakticheskomu primeneniyu (obzor) // Pochvovedenie. [Ecological functions and ecosystem services of urban and technogenic soils: from theory to practical application (review). Soil science.] 2018. No. 10. P. 1177—1192 [in Russian].
7. Rossijskij statisticheskij ezhegodnik. 2017: Stat. sb. [Russian statistical yearbook]. Rosstat. P76 Moscow, 2017. 686 p. [in Russian].
8. Morel J. L., Chenu C., Lorenz K. Ecosystem services provided by soils in urban, industrial, traffic, mining and military areas (SUITMAs). J. Soil Sedim. V. 15. P. 1659—1666 (2015).
9. Archer D., Dodman D. Making capacity building critical: Power and justice in building urban climate resilience in Indonesia and Thailand. Urban. Clim. V. 14. P. 68—78 (2015).
10. Ekologicheskij atlas Rossii / A. H. Adzhiev, S. A. Bartalyov, M. Yu. Bekkiev i dr. [Ecological atlas of Russia / A. Kh. Adzhiev, S. A. Bartalyov, M. Yu. Bekkiev, et al.]. Moscow, Theoria LLC. 2017. 510 p. [in Russian].
11. Nacional'nyj atlas pochv Rossijskoj Federacii / S. A. Shoba, G. V. Dobrovol'skij, I. O. Alyabina i dr. [National Atlas of Soils of the Russian Federation / S. A. Shoba, G. V. Dobrovolsky, I. O. Alyabin, et al.]. Moscow, Astrel: AST. 2011. 632 p. [in Russian].
12. Edinyj gosudarstvennyj reestr pochvennyh resursov Rossii. — rezhim dostupa: http://egrpr.soil.msu.ru/index.php [Unified State Register of Soil Resources of Russia]. Electronic resource available at: http://egrpr.soil.msu.ru/index.php
13. Prikaz Minprirody Rossii ot 30.06.2015 N 300 "Ob utverzhdenii metodicheskih ukazanij i rukovodstva po kolichestvennomu opredeleniyu ob'ema vybrosov parnikovyh gazov organizaciyami, osushchestvlyayushchimi hozyajstvennuyu i inuyu deyat-el'nost' v Rossijskoj Federacii" / Oficial'nyj internet-portal pravovoj informacii http://www.pravo.gov.ru, 17.12.2015 [Order of the Ministry of Natural Resources of Russia dated 30.06.2015 N 300 "On approval of guidelines for the quantitative determination of greenhouse gas emissions by organizations engaged in economic and other activities in the Russian Federation"]. Available at: Official Internet portal of legal information http://www.pravo.gov.ru, 12/17/2015 [in Russian].
14. Artamonov G. E., Gutnikov V. A. Agroekosistemy dlya ob'ektov teplovoj energetiki // Dostizheniya nauki i tekhniki APK [Agr-oecosystems for thermal energy facilities]. Achievements of science and technology of the agro-industrial complex. 2018. Vol. 32. No. 8. P. 26—39 [in Russian].
15. Raymond C. M., Frantzeskaki N., Kabisch N., Berry P., Breil M., mNita M. R., Geneletti D., Calfapietr C.: A framework for assessing and implementing the co-benefits of nature-based sulutions in urban areas. Environ. Sci. Plicy. 2017. Vol. 77. P. 15—24.
16. IPCC: Climate Change 2013: The Physical Science Basis, Working Group 1 Contribution to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change // Stocker T. F., Qin D., Plattner G., Tignor M Allen S. K. e. a. Cambridge University Press, UK and USA, 2013. 869 p.
17. Vasenev I. I., Vasenev V. I., Valentini R. Agroecological issues of soil carbon pools and GHG fluxes analysis in frame of regional ecological monitoring system RusFluxNet. Agroecology. 2014. No. 1. P. 8—12.
