CC BY
40
ОХРАНА ТРУДА. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ. ГЕОЭКОЛОГИЯ
УДК 681.324:354(478)+504.062
И. В. Войтов, д-р техн. наук, проф., М. А. Гатих, д-р техн. наук, проф.,
Л. С. Лис, канд. техн. наук, В. А. Рыбак, канд. техн. наук
НАУЧНО-ИННОВАЦИОННЫЕ ПРИНЦИПЫ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ АДМИНИСТРАТИВНЫХ ТЕРРИТОРИЙ БЕЛАРУСИ
Предложены новые научно обоснованные инновационные принципы геоэкологического районирования административных территорий Беларуси по степени экологической напряжённости, в основу которых положены взаимоувязанные природно-экологические, природно-ландшафтные и природноресурсные факторы с техногенными нагрузками, выражаемыми в виде хозяйственной освоенности территорий.
Одним из наиболее важных направлений комплексной оценки экологического состояния территорий различного уровня иерархии (ареалы, выделы, районы, области, республика), включая природно-
хозяйственные и природно-территориальные комплексы, является разработка в рамках НИР методов и средств геоэкологического районирования территорий по степени экологической напряженности.
Необходимость выполнения указанных работ диктуется, в основном, рядом социально-экологических проблем развития народного хозяйства и использования для этих целей природных ресурсов и сред. Известно, что природные ландшафты в результате хозяйственной деятельности в ряде регионов Беларуси подверглись существенной антропогенной трансформации, в результате чего сформировались природно-хозяйственные и природно-территориальные комплексы с рядом экологических проблем. Поэтому изучение в таких системах взаимодействия природы и хозяйства, прежде всего методом районирования, представляет большой научный и практический интерес.
Геоэкологическое районирование
территорий - одно из направлений исследования экологических проблем, выраженных в виде ранжирования территорий по степени экологической напряженности, экологического риска или бедствия. Его цель - выявление территориальной дифференциации и интеграции отдельных территорий со специфическим взаимодействием природных и социально-экологических факторов. Такое районирование определяется как интегральное. Оно базируется на анализе и обобщении экологических проблем и их территориальных сочетаний - ситуаций разной степени остроты (напряженности). При этом степень остроты рассматривается с точки зрения условий проживания и состояния здоровья населения, сохранности природно-ресурсного потенциала, а также устойчивости структуры и функционирования ландшафтов, их эстетической целостности.
Важность этой проблемы досконально осознана, изучена и нашла конкретную реализацию в Российской Федерации. Так, по заданию Минприроды РФ были организованы в МГУ на географическом факультете и в Институте
географии РАН большие группы сотрудников, которые в рамках ГНТП «Экология России» выполнили научные исследования и экологическое районирование по степени экологической напряженности всей территории России [1-9]. В основу методологии районирования положена комплексная информационно-аналити-
ческая (математическая) оценка различного уровня иерархии территорий, геосистемный анализ ситуации с вариантами ландшафтных и других карт, с ареалами экологических ситуаций с четырьмя категориями остроты: очень острые (катастрофические и кризисные), острые (критические), умеренно острые (напряженные и конфликтные) и условно удовлетворительные. По степени экологической на-
При индивидуальной оценке экологической напряженности Ні І-го экологического района используется следующая формула [2]:
Н = (1051 г. + 5^- + 3БЗІ +)/100, (1)
где 51І - доля площадей очень острых экологических ситуаций в процентах от общей площади і-го района; 52і - доля площадей острых экологических ситуаций в процентах от общей площади І-го района;
53І - доля площади умеренно острых экологических ситуаций в процентах от общей площади І-го района; 84і - доля площади условно удовлетворительных экологических ситуаций в процентах от общей площади І-го района.
В [4] предложен метод экологического районирования территорий по сте-
пряженности И предложено разделение территорий на природно-ландшафтные регионы с учетом их хозяйственной освоенности и выявленных в их пределах экологических ситуаций разной остроты. В результате на территории России было выделено 56 экологических районов, для которых характерно относительное единство природных условий и типов антропогенного воздействия, а также определённое сочетание (соотношение) экологических ситуаций.
Уровень экологической напряжённости И для каждого из выделенных районов России, оцениваемый в баллах, с различным рангом экологической напряжённости представлен в табл. 1 [1, 2].
пени экологической напряжённости, определения ранга экологических проблем и ареалов острых экологических ситуаций. В его основу положен матричный системный анализ, базирующийся на математической статистике. В табл. 2 представлена основная расчётная матрица. Она имеет принципиальное значение для определения остроты экологических ситуаций. Каждая экологическая ситуация (проблема) обозначается буквенным индексом по градации степени (интенсивности) проявления:
1 - слабая, 2 - средняя, 3 - сильная. Кроме того, буквенные индексы ранжированы по последствиям и по степени значимости (весу) для уровня остроты данной ситуации.
Как следует из [1-9] и табл. 2, ос-
Табл. 1. Балльная оценка экологической напряженности для территории России с однородной экологической ситуацией
Экологическая ситуация Экологическая напряженность, усл. ед.
Очень острая 10
Острая 5
Умеренно острая 3
Условно удовлетворительная 1
новными показателями анализа, оценок и районирования административных территорий (АТ) по уровню остроты отдельных проблем рассматриваются социальные (здоровье человека), истощение и утрата
Указанные показатели безусловно важны, однако их недостаточно, по мнению авторов, для полноценного геоэкологического районирования территорий. Необходимо учитывать техногенные нагрузки на территории, их природно-ресурсный потенциал, включая биологические ресурсы, экологическое состояние отдельных природных компонентов окружающей среды (ОС), оцениваемое с использованием весовых коэффициентов и др.
Учитывая современное нормативнозаконодательное и методологическое обеспечение рационального природопользования и охраны ОС в Республике Беларусь [10-15], представляется целесообразным выполнять геоэкологическое районирование территории по следующим взаимоувязанным направлениям.
1. Оценка состояния природно-экологического потенциала и его структурных характеристик на АТ.
2. Оценка хозяйственной освоенности и техногенных нагрузок на природнотерриториальные комплексы (ПТК) АТ.
естественных ресурсов, нарушение генетической целостности ландшафта. В качестве естественных природных ресурсов анализируются атмосферный воздух, водные и земельные ресурсы.
3. Оценка экологического состоя-
ния основных природных компонентов ОС: водных объектов, атмосферного
воздуха, почвенного покрова и биологических ресурсов.
4. Ранговые оценки экологического состояния ПТК АТ.
5. Ранговые оценки экологических условий проживания населения на АТ.
Как следует из [14, 15], систему комплексной оценки экологического состояния природно-территориальных единиц составляют два комплексных показателя: индекс природно-экологического
потенциала ИПЭП и индекс хозяйственной освоенности Ихо - основное звено, а также два производных показателя структурной организации: коэффициент экологической раздробленности КРАЗ и мера экологической сопряженности тЭС - дополнительное звено.
Комплексная характеристика природно-экологического потенциала (ПЭП) состоит из индекса ПЭП ИПЭП и параметра самовосстановления-очищения [14, 15]:
Табл. 2. Матричный метод геоэкологического районирования территорий
Уровень остроты экологической ситуации Группа проблем, определяемых по показателям, опасным для здоровья человека (А, В, С, ...) Группа проблем, определяемых по показателям истощения и утраты естественных ресурсов (Ь, М, N ...) Группа проблем, определяемых по показателям нарушения генетической целостности ландшафта (X, У, 7, ...) Уровень остроты отдельных проблем
Степень проявления проблемы Проблемы (А, В, С,...) и степень проявления (индексы 1, 2, 3) Степень проявления проблемы Проблемы (Ь, М, N,..0 и степень проявления (индексы 1, 2, 3) Степень проявления проблемы Проблемы (X, у, г, ...) и степень проявления (индексы 1, 2, 3)
Очень острая Острая Умеренно острая Сильная Средняя Слабая А3, В3, С3, ... А2, В2, С2, ... А1, В1, С1, ... Сильная Средняя Слабая Ь3, М3, N3 ... Ь2, М2, N2 ... Ь1 ,М1 ,^, ... Сильная Средняя Слабая х3, у3, г3, ... х2, у2, г2, ... х1, у1, г1, ... Катастрофический Кризисный Критический Напряжённый Конфликтный
П ! П 2
ИПЭП = [^ ¥охр(г) * К1(г) + ^ ¥лес(г) ' К2(г) +
/=1 г=1
п 3 п 4
¥бол(г) * К3(г) + ^ ¥вод(г) * К4(г) + г=1 г=1
п 5
+ V ¥ * К ]/ ¥ (1)
^ (с+п) 5(г)} ' 1 общ’’ 47
г=1
где ¥охр, ¥лев} ¥бол} ¥вод> ¥(с+п) — Площади
отдельных г-х участков охраняемых территорий, лесных массивов, болотных комплексов, поверхностных водных объектов, естественных сенокосов и пастбищ на оцениваемой территории соответственно; К1_5(г) - коэффициенты экологической значимости для каждого из отдельных участков перечисленных природных компонентов.
Коэффициент экологической значимости (степени нарушенности) отдельных участков по каждому природному массиву рассчитывается по балльной системе на основании осреднения по частным баллам используемых характеристик этих участков (см. дальше) и выражается в относительном виде:
К,..5 = £Бг /5п , (2)
г=1
где Бг - частные баллы оцениваемого участка (например, лесной массив по возрастному составу, породному составу, главной лесосеке и т. д.); п - число учитываемых характеристик.
Таким образом, индекс ПЭП ИПЭП представляет собой долю суммы всех природных образований с учетом их степени нарушенности (трансформации) в общей площади оцениваемой территории.
Параметр самовосстановления-самоочищения, определяемый характеристиками более общего значения - феномена устойчивости территориальных комплексов, - рассматривается нами далее.
Для оценки негативных результатов отмеченных воздействий на оцениваемую территорию введен индекс хозяйственной освоенности ИХО, выражающий долю
суммарной загрязненной территории в общей площади Гобщ [14, 15]:
И = [(Гпр + Гс'х + Гтр + Гдем +
ХО 1-\ загр загр загр загр
+ Гнар ) ' Ксам ]/Гобщ, (3)
где Гпр Гс 1 х Гтр Гдем - площади зе-
загр ’ загр ’ загр ’ загр
мель, загрязненных от воздействия промышленности, сельскохозяйственного
производства, транспорта и демографического давления соответственно; Гнар -площади, отнесенные к категории загрязненных земель, нарушенных добычей полезных ископаемых, стройматериалов, торфяной продукции; Ксам - коэффициент самовосстановления-само-
очищения.
Обобщенный показатель воздействия промышленных производств Ппр представим в виде [14, 15]:
Ппр = Лу + 1,4Рш + 3,3РП + 7Рі +
+ 0,3(&у + 1,30ш + 3,О0П + 80і), (4)
где Ріу, РІІІ, ... - суммарное количество выбросов промышленных производств по группам токсичности; QIV, QIIl, ... -суммарное количество стоков (категория недостаточно очищенных вод) по группам токсичности.
Широкая интенсификация сельскохозяйственного производства, предпринимаемая в прошедшие годы, масштабная мелиорация и широкая химизация наравне с положительными результатами привели в ряде регионов республики к нарушению экологического равновесия в природе, к резкому проявлению негативных процессов [16].
Загрязнение сельскохозяйственных и других угодий происходит вследствие несовершенства физических, химических и механических свойств минеральных удобрений, а также нарушения обоснованных технологий и сроков их внесения. Немаловажное значение при этом имеют условия хранения минеральных удобрений в хозяйствах и
величина потерь их на пути к полю. Очень опасны для окружающей среды высокие дозы использования минеральных удобрений, особенно азотных.
Расчет в итоге производим [14, 15] по формуле
¥с/х = (¥ + ¥ )• Кс/х
заг у паш ку / ’
(5)
где ¥паш, ¥ку - площадь пахотных и естественных кормовых угодий на оцениваемой территории; Кс/х - коэффициент уровня нагрузки, определяемой по приведенному баллу Бпр как среднеарифметическое или средневзвешенное:
Бпр _ 2(Буд + БЯх + Бэр + БЖив)/4, (6)
где Буд, Бях-: Бэр, Бжив - баллы по минеральным удобрениям, ядохимикатам, доли эродируемых (эрозионно опасных) земель, животноводству соответственно.
Следовательно,
/ Б
К с/х пр
5 '
(7)
Проведенный анализ расчетных показателей сельскохозяйственной нагрузки по расширенному набору административных районов республики позволил получить упрощенное уравнение регрессии для коэффициента этой нагрузки [14, 15]:
Кс/х = 0,0176 * Руд +1,12 * Рях + 0,0438 * N. + 0,0344 * ¥
(8)
где Руд, Рях - количество внесенных веществ, кг/га; Ыжив - численность животных, тыс. усл. голов; ¥эр - площадь эро-
дированных земель, процент от общей площади сельхозугодий.
Транспортная нагрузка характеризуется обобщенным показателем - интенсивностью движения транспорта. В качестве определяющих загрязняющих веществ в выбросах транспорта выбраны самые опасные: соединения свинца и бенз(а)пирен. На основании [17-19] нами получена зависимость ширины полосы загрязнения В от интенсивности движения И:
В _ 0,126 * И * 10
-3
(9)
Условия распространения загрязняющих веществ вдоль дорог (второй этап) определяется количественнокачественными показателями, а их учет целесообразно произвести путем балльной оценки.
Основываясь на [17-19] и используя смысловую логику, построена балльная шкала оценки важнейших из этих факторов (табл. 3), а их учет произведем путем корректировки расчетной ширины загрязненной полосы конкретных участков дорог по коэффициенту:
75 + 5Б
ТГ _ пр
100
(10)
где Бпр - средневзвешенный балл учитываемой дороги, рассчитанной по отдельным ее участкам, различающимся по топометеорологическим факторам. Корректировка загрязненной территории производится из условия 25-процентной вероятности.
Табл. 3. Балльные оценки топографических и метеорологических факторов местности
Параметры Балл оценки
Наличие лесозащитной полосы 1-2
Скорость ветра, м/с:
0-5 2
5-20 3-4
Характер местности:
- холмистый 4
- равнинный 5
Следовательно, загрязненную территорию вдоль транспортных сетей можно рассчитать следующим образом:
¥тр=Уь * В , (11)
загр гг’
г=1
где Ьг - отдельные участки или дороги, имеющие различную интенсивность движения; Вг - двойная полоса загрязнения этих дорог.
Под демографической нагрузкой мы понимаем непосредственное воздействие населения на природную среду в результате его жизнедеятельности (социальный аспект), а также через хозяйственную деятельность, обеспечивающую индивидуальные интересы (работы на приусадебных и садоводческих участках, налаживание трудовых и социальных связей, рекреационные воздействия и др.). Сюда относятся воздействия населения на компоненты природной среды, расположенные в непосредственной близости от населенных пунктов (мест проживания) [20-22].
Оценка этого вида воздействия нами рассматривается применительно к демографической сети сельских населенных пунктов и поселений, приравненных к ним. Здесь наибольшее воздействие население оказывает непосредственно в самих поселениях, однако оно простирается и за их пределы. Для обоснования метода оценки воздействия демографической нагрузки классифицируем оговоренные поселения на три типа: малые города (численность до 30 тыс. чел.), поселки городского типа и села. Именно этой категории поселений в различной степени присущ сельский уклад жизни, состоящий в выделении населению индивидуальных земельных участков для возделывания сельскохозяйственной продукции. На основании анализа материалов земельных кадастров районного уровня нами определен коэффициент сельского уклада жизни для рассматриваемых типов поселений: малые города -К1 _ 0,5; поселки городского типа - К2 _ 0,7; села - К3 _ 1,0.
Площадь зоны воздействия отдельно-
го поселения ¥воз выразим [14, 15]:
¥ воз _ 1,3 ¥ сел + /н N*К, (12)
где ¥сел - селитебная площадь поселения, га; /н - индивидуальный надел земли на одного жителя, /н _ 0,4 га; N -численность населения, чел.; К - коэффициент сельского уклада жизни.
Таким образом, общая площадь воздействия демографической нагрузки на оцениваемой территории равна:
п
¥дем =У п * ¥ , (13)
загр воз ’
г=1
где п - количество учитываемых ареалов расселения.
Проведя анализ данных расчета демографической нагрузки по ряду административных районов из различных регионов республики, мы получили обобщенное регрессионное уравнение, которое может быть использовано для упрощенной оценки территориальной единицы ранга административного района и ниже [14, 15]:
¥дем = 1,23#б + 0,84N + 0,084п , (14)
загр ? общ ? сельск ? пос ’ V /
где Ыобщ - общая численность населения, тыс. чел.; Ысельск - численность сельских жителей, тыс. чел.; ппос - число поселений (деревень, поселков).
В качестве дополнительных оценок экологического состояния территорий предложены структурные характеристики - коэффициенты структурной организации территорий:
- коэффициент раздробленности Кр зон малоизменённых ландшафтов ПЭП и ареалов хозяйственной освоенности [14, 15]
К^^Х/^щ), 05)
1=1
где ¥эл() - площадь единичного (элементарного) контура малоизмененных или нарушенных ландшафтов; п - количество учитываемых контуров; ¥общ - общая площадь оцениваемой территории;
- коэффициент тэс меры экологической сопряжённости, характеризующий степень размежевания (разнесения) контрастных зон
тэс=Т,Ц / п, (16)
г=1
где Ьг - расстояние между центрами единичных полярных зон (условно ненарушенной и загрязненной); п - количество пар таких зон, выделенных на оцениваемой территории.
Обобщённая алгоритмическая схема оценки экологического состояния природно-территориальных комплексов, включая оценки природно-экологического потенциала и хозяйственной освоенности АТ, представлена на рис. 1.
Для разработки показателя обобщённой оценки экологического состояния АТ приняты четыре качественного уровня экологического состояния: напряженное (неудовлетворительное), ниже нормы, нормальное, благоприятное (хорошее), которые, по-нашему мнению, предварительно на первом этапе могут характеризовать это состояние.
В этом случае обобщенная оценка г-го территориального выдела будет представлена множеством Ог _ {0г (/к, 4), (при / е 1,4; 4 е 1,5)}, где /к - оценка по уровням экологического состояния, принятым выше; 4 - оценка по показателям системы оценок.
Раскроем множество по первой оценке [14, 15]:
' 01} при /1</1(г)< 12;
02} при 12</2{1 )< 13; (17)
0з} при 13</3{г)< 14;
04} при 14<14(г)< ^
где /1, /2, ..., /5 - предельные значения оценок по показателям, разбитые на интервалы каждого уровня состояния.
Для этого весь диапазон значений каждого показателя для определенной вы-
О (/)=
борки объектов разбивается пропорционально на четыре интервала, в результате чего устанавливаются граничные значения /1-/2, /2-/3, ..., /4-/5. Для формирования критерия обобщенной оценки введем количественную логическую функцию меры:
-3, если 0=0{;
-1, если О=02; (18)
+1, если О=03;
+3, если Ог=04.
В качестве критерия обобщенной оценки используем линейную взвешенную функцию меры:
Н = ак (рк (Ог); (К е 1,4), (19)
где ак - весовой коэффициент показателя системы оценки, определяющий его значимость в системе.
Согласно обоснованным ранее методическим принципам формирования комплексных показателей экологического состояния, основному звену - индексам ИПЭП и ИХО, придаем весовой коэффициент по 0,3 и дополнительным показателям Кмлд, Кзагрл,т - 0,15; 0,15
разд разд эс ’>•>’>
и 0,10 соответственно (использован
5
принцип нормирования - Тиак = 1).
к=1
После проведения нормирования весовых коэффициентов критерий обобщенной оценки примет значения введенной логической функции меры с установленными пределами:
- для О1 - экологическое состояние неудовлетворительное (напряженное)
-3 < Н1< - 1;
- для О2 - экологическое состояние ниже нормы
-1 < Н2 < 0;
- для О3 - экологическое состояние нормальное
0 < Н3 < +1;
% (° )=<
Охрана труда. Охрана окружающей среды.
Рис. 1. Алгоритмическая схема оценки экологического состояния административных районов в различных регионах Республики Беларусь
Вестник Белорусско-Российского университета. 2009. № 1 (22)
- для О4 - экологическое состояние хорошее (благоприятное)
+ 1 < Н4 < + 3.
Оценка степени благоприятности среды проживания населения может быть выполнена в территориальном разрезе с использованием предложенных количественных оценок экологического состояния.
Для этого ещё дополнительно привлечены показатели численности населения оцениваемой территориальной единицы, а также плотность населения П и концентрация поселений ККП. В оценках использована балльная шкала с учётом имеющихся санитарно-гигиенических
нормативов. Общая оценка осуществлена по двум частным показателям: по позитивным - ПЭП (О1) и негативным - ХО (О2), причём каждый их них имеет свой весовой коэффициент.
Для практических расчётов в [14] предложена система уравнений, полученных в результате статистической обработки материалов по конкретным территориальным единицам:
О1 _ 2,5(ИпЭП + 2Ксам);
О2 _ 0,5(16 - 10П - 5Ккп);
Ообщ _ (0,33О1 + 0,66О2) / 2.
Уровень загрязнения и массу выбросов ЗВ в атмосферу, знание которой необходимо для многих расчётов в экологии, приведённую массу к одному классу опасности, можно рассчитать с помощью показателя КОГ (критерия опасности для города) по формуле [23]
г м» У
(20)
КОГ = ££
І=1 і=1
ПДК
ссі у
где т - количество предприятии в городе, выбрасывающих вредные вещества в атмосферу; Мі - масса выброса і-го вещества, т/г.; ПДКссі - среднесуточная предельно допустимая концентрация і-го вещества, мг/м3; п - количество загрязняющих
веществ, выбрасываемых предприятиями; а - безразмерная константа, позволяющая соотнести степень вредности г-го вещества с вредностью сернистого газа (третий класс опасности). Значения «а» для веществ 1, 2, 3 и 4 классов опасности равны 1,7; 1,3; 1,0; 0,9 соответственно. Физический смысл величины показателя КОГ заключается в том, что она показывает некоторый условный объём загрязнённого воздуха для всех предприятий города или крупного промышленного центра, разбавленный до санитарно-гигиенических критериев и приведённый к одной токсичности.
Показатель КОГ позволяет рассчитывать не только загрязнение территорий городов и крупных промышленных центров, что важно с позиций ранжирования их по степени экологической напряженности, но и определять ареалы активного загрязнения отдельных городских участков с оценкой их влияния на здоровье населения и принятия на этой основе мер по уменьшению уровня их загрязнения и планирования градостроения.
Отдельные попытки решения проблемы загрязнения ОС на основе учёта загрязняющих веществ известны из научно-технической литературы. Так, в [24] предложен простой индекс загрязнения природной среды (ПС), отражающий общее поступление ЗВ в ОС и представленный в виде:
І= Е Е Р і=1,п, (21>
і=і
і=і
где Д- - фактическая доза г-го вещества, тыс. т/г.; Рг - допустимая норма г-го вещества, нормированная по ПДК; п - количество веществ, одновременно присутствующих в ПС, поступивших от различных источников загрязнения (выбросов, стоков, сбросов, отходов).
Линейный (абсолютный) уровень и эффект в результате загрязнения ОС выражается разностью показателей [24]:
,=1
г=1
ь=
р
I р
I Ъг =1; г = 1,
(22)
где Ьг - веса примесей (ингредиентов) в составе ЗВ.
С учётом зависимостей (21) и (22) нами сформирован взвешенный агрегатный индекс опасности загрязнения ОС, в котором веса для каждой примеси зафиксированы на уровне норматива ПДК:
1т =1 Ьг • Р/1 Бг • Р ; г=1,п . (23)
г=1
г=1
При этом числитель показывает фактическую загрязнённость ОС, а знаменатель - условно суммарную загрязнённость примесями смеси того же состава при их нормативных уровнях. Иными словами, знаменатель - это условная величина, показывающая, какой уровень загрязнения имел бы место, если бы масса каждой примеси сохранялась бы на уровне её регламента.
Уравнения (21)-(23) отражают общие принципы формализации оценок по загрязнению окружающей среды с использованием фактических количественных показателей (масс, объёмов) загрязняющих веществ Д-, поступающих в её природные компоненты от различных источников загрязнения, и допустимых норм Р,, регламентируемых значениями ПДКг для каждой компоненты.
Конечный вариант комплексного взвешенного агрегатного индекса для анализа и оценок экологического состояния природной ОС с использованием массовых показателей Р, и Р, должен, по-нашему мнению, содержать в их составе все оценочные структурные элементы (взвешенные агрегатные индексы) для расчётов экологического состояния водных объектов Iаг, атмосферного воздуха I‘ам, почвенного покрова 11Т и биоресурсов I& , которые мы рекомендуем использовать в следующем виде:
I вм = I I Ь‘ ' Б » . А ■
а т? т! ье .ре '■;
г -1 J -1 г г
ьа = I Ь в = 1;
I Рь .А
г 1
, = 1, п; » = 1, т;
» » Ьа .Ба.
1а: = Ц ——-'^ ;
(24)
ьа =
^ ьа. Р
г=1 »=1 ь, Р
А. Р,
а г, а г ’
I Р,“ 'А,
ьпп =
, = 1, п; » = 1, т;
п т
-I I
г=1 »=1
А, . Р,
(25)
п т ь пп ' Ппп
I ппм = II г г» . А •
пп пп г
г = 1 »=1 ьг 'Р ,
I Р^'А,
;I ьпп = 1;
(26)
I бмг =!!
,=1 »=1
А, . Р,
ьб =
■; I ьб = 1;
, = 1, п; » = 1, т,
(27)
где р , р , Р” , Р - фактические весовые (массовые) дозы ,-х загрязнителей от »-х источников, поступивших в водные объекты, атмосферный воздух, почвенный покров и биологические ресурсы; Р1 , Ра , РГ , Рб - допустимые (регламентированные) нормы ,-х загрязнителей, поступивших в водные объекты, атмосферный воздух, почвенный покров и биологические ресурсы; п и т - количество загрязнителей и источников загрязнения основных природных компонентов окружающей среды; ьвг , ьа , ь г|п , ь б - весовые коэффициенты загрязнителей, поступивших в указанные выше природные компоненты окружающей среды.
Общая масса загрязняющих веществ, поступившая в окружающую
природную среду, может быть определена по формуле
0Ос — УБв +У Ба +
г—1 г—1
+ £Б“ +^Б‘ч. (28)
г—1 г—1
Комплексный взвешенный агрегатный индекс для весового ранжирования территорий в рамках городов, крупных промышленных центров, административных районов, регионов и республики в целом предлагается осуществлять по формуле
/км _ (Т®м _1_ там . тппм . тбм \ / л /лач
аг — (-/ аг + I аг + I аг + I аг ) / 4. (29)
Для практической реализации данного индекса необходимо, наряду с применением приведённых выше материалов и расчётных зависимостей, иметь достаточный набор расчётных формул для определения валовых (годовых) выбросов Му, тыс.т/г., по всем ЗВ и источникам загрязнения (выбросам, стокам и сбросам) основных природных сред (водных объектов, атмосферного воздуха, почвенного покрова и биоресурсов). Практически все необходимые формулы для получения данных показателей имеются в [25-29]. Эти сведения также находятся в статот-чётных материалах по вопросам контроля и оценок экологического состояния природных ресурсов и сред в стране.
Располагая приведёнными выше основными расчётными показателями по всем направлениям анализа и комплексных оценок, весового геоэкологического ранжирования административных территорий по степени экологической напряжённости и условиям проживания на них населения, представляется возможным сформировать универсальные научно-инновационные
принципы геоэкологического районирования АТ с использованием обобщённой структурно-алгоритмической схемы, представленной на рис. 2.
Разработанные научно-инновационные принципы геоэкологического райони-
рования АТ достаточно отработаны на нескольких административных районах Беларуси. Районы выбирались нами с таким расчётом, чтобы были учтены наиболее характерные техногенные нагрузки в рамках всей страны, характеризуемые индексом ИХО хозяйственной освоенности, и природно-экологические условия, характеризуемые индексом ИПЭП природно-экологического потенциала АТ. Все расчёты производились по алгоритмической схеме (см. рис. 1). Для этих целей были выбраны 12 районов: Брестский (ИХО = 0,513; ИПЭП = 0,42), Каменецкий (ИХО = 0,483; ИПЭП = 0,39), Пружанский (Ихо = 0,337; Ипэп = 0,54), Городокский (Ихо = 0,221; Ипэп = 0,55), Верхнедвинский (ИХО = 0,244; ИПЭП = 0,37), Полоцкий (ИХО = 0,546; ИПЭП = 0,44), Логойский (ИХО = 0,302; ИПЭП = 0,48), Вилейский (ИХО = 0,337; ИПЭП = 0,50), Молодеченский (Ихо = 0,587; Ипэп = 0,40), Костюко-вичский (ИХО = 0,366; ИПЭП = 0,33), Краснопольский (ИХО = 0,258; ИПЭП = 0,42), Кормянский (ИХО = 0,397; ИПЭП = 0,28) [14, 15]. Подробный анализ вариации индексов ИХО и ИПЭП приведён в [14, 15].
Расчёт всех параметров и показателей геоэкологического районирования АТ по всем пяти приведённым выше взаимоувязанным направлениям выполнен нами на основе обобщённой структурно-алгоритмической схемы (см. рис. 2) на примере Пружанского района Брестской области [15]. В расчётах учтены практически все параметры и показатели, приведённые на схеме (см. рис. 2), включая необходимые сведения и источники информации для выполнения расчётов с использованием расчётных формул (1)-(29).
На рис. 3 показана для примера картосхема Пружанского района с выделенными условно ненарушенными (нечётные номера) и загрязнёнными зональными (чётные номера), а в табл. 4 приведены исходные расчётные данные для построения картосхемы и формулы, по которым производились расчёты. Для построения картосхем использовались ГИС АгсУ1е’^
Охрана труда. Охрана окружающей среды. Геоэкология
Рис. 2. Обобщённая структурно-алгоритмическая схема комплексной оценки и геоэкологического районирования административных территорий по степени экологической напряженности
Вестник Белорусско-Российского университета. 2009. № 1 (22)
Рис. 3. Картосхема Пружанского района с выделенными условно ненарушенными (нечетные номера) и загрязненными (четные номера) зонами
Табл. 4. Исходные данные для расчета структурных показателей территории
Условно ненарушенная зона Загрязненная зона Сопряженная зона
Номер зоны Площадь, га Номер зоны Площадь, га Номер зоны Расстояние, км
1 15600 2 1808 1-2 8,6
3 2400 4 11700 1-4 10
5 49572 6 11360 2-3 3
7 2448 8 1700 3-4 8,2
9 7672 10 35748 4-5 3,4
11 5980 12 2016 4-7 6,8
13 3520 14 1000 6-9 14,4
15 38760 16 5040 7-6 4,6
17 576 18 11164 6-15 13,8
19 416 20 8400 6-13 4,6
21 14884 22 1740 9-8 6,4
23 644 24 9000 8-11 5,4
25 41600 26 5600 19-10 9,4
27 512 Ср. знач. 8175 17-10 8
29 3328 14-23 7
31 1120 14-21 4,2
Ср. знач. 11814 21-16 8,2
23-16 3
10-25 2,3
Расчет: 18-25 17,5
Кненар Г 1 П т V Ь - 7,8 км; эс / і 1 ’ > П ТІ 25-24 16
Гг 18-31 7
общ 31-20 6,4
Кзагр- загр = 0,0288 20-29 8
р Г общ 24-29 9,2
29-26 7,8
Ср. знач. 7,8
Приведённые выше расчётно-аналитические показатели и примеры расчётов для построения картосхем позволяют обоснованно выполнять весь комплекс аналитических и практических задач в области геоэкологического районирования административных территорий для решения следующих важных проблемных вопросов.
1. Разработать географическую карту Республики Беларусь применительно к геоэкологическому районированию административных территорий по степени их экологической напряжённости, хозяйственной освоенности территорий с учётом природно-ресурсного потенциала регионов.
2. Использовать для научного обоснования размещения промышленных объектов и аграрно-промышленных комплексов в агрогородках и свободных экономических зонах республики с учётом их природно-промышленного потенциала и хозяйственной освоенности территорий, а также с необходимостью сохранения целостности природных ландшафтов и соблюдения благоприятных условий проживания населения.
3. Научно обосновать инновационные проекты в составе Государственной программы инновационного развития страны и инфраструктуры технологических процессов промышленных производств, реализуемые в рамках административных территорий районного и регионального (областного) уровней.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Районирование России по степени экологической напряжённости / М. Ю. Белоцерковский [и др.] // Вести Моск. ун-та. География. - 1993. -№ 6. - С. 22-30.
2. Районирование территории России по степени экологической напряжённости / Б. И. Ко-чуров [и др.]. - М. : Ин-т географии ; РАН, 1993. -С. 119-125.
3. Блануца, В. И. Интегральное экологическое районирование : концепция и методы / В. И. Блануца. - Новосибирск : Наука, 1993. - 195 с.
4. Кочуров, Б. И. Принципы и критерии определения территорий экологического бедствия / Б. И.
Кочуров, Л. Л. Розанов, А. В. Назаревский // Изв. РАН. - 1993. - № 3. - С. 67-75.
5. Кочуров, Б. И. Экологический риск и возникновение острых экологических ситуаций / Б. И. Кочуров // Изв. РАН. - 1992. - № 3. -С. 112-122.
6. Оценка состояния и устойчивости систем. - М. : ВНИИ Природа, 1992. - 127 с.
7. Шестаков, А. С. Принципы классификации эколого-географических ситуаций / А. С. Шестаков // Изв. РГО. - 1992. - Т. 124, вып. 3. -С. 241-249.
8. Михайлов, А. Классификация чрезвычайных ситуаций / А. Михайлов, А. Пащенко. -М. : Информ. центр ГКЧС России, 1995. - 7 с.
9. Пиничин, М. А. Гигиенические основы оценки суммарного загрязнения воздуха населённых мест / М. А. Пиничин // Гигиена и санитария. - 1985. - № 1. - С. 66-69.
10. Методика экологической и социально-экономической оценки природных ресурсов как составной части национального богатства. -Минск : НИЭИ, 1998. - 116 с.
11. Об охране окружающей среды : Закон Респ. Беларусь. - Минск : Экология, 2002. - 80 с.
12. Сборник нормативных документов по вопросам охраны окружающей среды. - Минск : Экология, 2002. - Вып. 39. - 222 с.
13. Сборник нормативных документов по вопросам охраны окружающей среды. - Минск : Экология, 1999. - Вып. 8. - С. 76-152.
14. Научно-методические рекомендации по решению проблем анализа, оценки и управления качеством окружающей среды / М. А. Гатих [и др.]. - Минск : Экология, 2005. - 40 с.
15. Лис, Л. С. Методические рекомендации по количественной оценке экологического состояния природно-территориальных комплексов / Л. С. Лис. - Минск : Принтгрупп, 2004. - 94 с.
16. Экологические аспекты применения удобрений в Белорусской ССР / И. М. Богдевич [и др.] // Экологические проблемы химизации в интенсивном земледелии : тр. ВИУА. - М., 1990. -С. 51-55.
17. Повороженко, В. В. Транспорт и охрана окружающей среды / В. В. Повороженко, С. Н. Резер, Ю. К. Казаров // Итоги науки и техники. Охрана природы и воспроизводство природных ресурсов : сб. тр. - М., 1980. - Т. 7. - С. 114-119.
18. Воздействие выбросов транспорта на природную среду : тр. ин-та биологии АН Латвийской ССР / Под ред. А. М. Соколова. - Рига, 1989. - 250 с.
19. Никифорова, Е. М. Органические загрязнители в почвах придорожных экосистем / Е. М. Никифорова, Т. А. Теплицкая // Техногенные потоки вещества в ландшафтах и состояние экосистем : сб. тр. - М., 1981. - С. 210-220.
20. Канцебовская, И. В. Изучение расселения как фактор воздействия на среду / И. В. Канце-бовская, М. П. Крылов // Географические аспекты взаимодействия в системе «человек-природа» : сб. тр. - М., 1978. - С. 90-106.
21. Кочетков, А. В. Учёт требований сохранения и улучшения окружающей среды при формировании системы населённых мест. Градостроительство / А. В. Кочетков, В. В. Владимиров. - Киев : Вища шк., 1977. - 270 с.
22. Пучкаева, Т. М. Развитие сети населённых мест Белорусской ССР / Т. М. Пучкаева. -Минск : БелНИИНТИ, 1979. - 38 с.
23. Войтов, И. В. Основы информационного обеспечения природоохранной деятельности / И. В. Войтов, М. А. Гатих. - Минск : БГУ, 2004. - 460 с.
24. Рыбалов, А. А. Качество окружающей среды: методы и подходы оценки / А. А. Рыбалов // Экологическая экспертиза. - М. : ВИНИТИ, 2001. -С. 12-67.
25. Методика расчёта выбросов окислов азота из вагранок. Методика расчёта выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при неконтролируемом сжигании нефти и нефтепродуктов // Сб. норматив. док. по вопросам охраны окруж. среды. -Минск : Минприроды, 2001. - Вып. 27. - 200 с.
26. Методические указания по определению выбросов загрязняющих веществ из резервуаров // Сб. норматив. док. по вопросам охраны окруж. среды. - Минск : Минприроды, 1997. - Вып. 20. - 124 с.
27. Методика определения валовых газо-выделений при изготовлении литейных песчаных стержней в нагреваемой оснастке // Сб. норматив. док. по вопросам охраны окруж. среды. - Минск : Минприроды, 1998. - Вып. 21. -166 с.
28. Методика расчёта выбросов ЗВ в атмосферный воздух при использовании лакокрасочных материалов. Методика расчётно-аналитического определения выделений и выбросов ЗВ в атмосферный воздух при производстве готовых лекарственных форм. Методика инструментальнорасчётного определения выбросов ЗВ в атмосферный воздух от неорганизованных источников аппаратных дворов технологических производств. Методика инструментально-расчётного определения выбросов с поверхностей выделения загрязняющих атмосферу веществ // Сб. норматив. док. по вопросам охраны окруж. среды. - Минск : Экология, 2001. - Вып. 33. - 202 с.
29. Расчёт выбросов ЗВ в атмосферный воздух от стационарных источников автотранспортных предприятий, при горячей обработке металлов, при использовании лакокрасочных материалов, от неорганизованных источников выделения пыли на зерноперерабатывающих предприятиях и элеваторах // Сб. норматив. док. по вопросам охраны окруж. среды. - Минск : Экология, 2002. - Вып. 39. - 222 с.
Государственный комитет по науке и технологиям Белорусский институт системного анализа и информационного обеспечения научно-технической сферы
Институт проблем использования природных ресурсов и экологии НАН Б Академия управления при Президенте Республики Беларусь
Материал поступил 21.04.2008
I. V. Voitov, M. A. Gatih, L. S. Lis, V. A. Rybak Scientific-innovational principles of geoecological zoning of administrative territories of Belarus
The new scientifically grounded principles of geoecological zoning of administrative territories of Belarus by the degree of ecological tensity, based on mutually connected natural-ecological, natural-landscape and natural-resources factors with anthropogenic loads in the form of economy developing of territories are proposed and proved in the article.
