CC BY
156
ПРИРОДНО-РЕСУРСНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ РЕГИОНА
УДК 622:330.15
А. И. Татаркин, А. И. Семячков
развитие теоретико-методологических основ геоэкологии для обеспечения экономической безопасности горнопромышленных
регионов
В работе рассмотрена геоэкология как наука о взаимодействии литосферы и биосферы с учетом социально-экономической деятельности человека. Такое взаимодействие наиболее тесно проявляется при использовании минерально-сырьевых ресурсов. Это характерно для горнопромышленных комплексов (ГПК) Урала, являющихся основой экономики региона. Определено место геоэкологии в экологической науке. Разработана структура геоэкологии с ее основными подразделами Определены основные положения геоэкологии как научной дисциплины. Рассмотрена методология исследования техногенной трансформации окружающей среды ГПК, включающая приемы, принципы построения, формы, способы и методы научного познания. Разработана методика геоэкологических исследований в горнопромышленном комплексе, которая включает оценку объекта воздействия, оценку фона и оценку природной среды. Итогом исследования являются определение натурального и экономического ущерба от воздействия ГПКа.
Ключевые слова: геоэкология, литосфера, биосфера, социально-экономическая деятельность, горнопромышленный комплекс
Термин «геоэкология» был введен в научный оборот немецким ученым, физико-географом К. Троллем в 1939 г. для обозначения пространственного взаимодействий природных явлений и взаимоотношений между явлениями в рамках определенной экосистемы [11, 12]. Его брат, ботаник В. Тролль, позаимствовав термин «геоэкология», применил его в своей области — биологии, для обозначения раздела экологии, изучающего экологию ландшафтов Земли. При этом имелось в виду изучение жизни сообществ живых организмов, свойственных определенным типам природной системы (озера, леса, тундры и т. п.). Таким образом, термин «геоэкология» стал достоянием сразу двух наук — географии и биологии. Так продолжалось около 50 лет, после чего почти одновременно с термином «экология» «возникла путаница слов, понятий и самого понимания термина „геоэкология"» [3].
Некоторые определения термина «геоэкология» представлены в таблице 1.
К термину «геоэкология» геологи присоединялись после того, как в 1988 г. на Международном
геологическом конгрессе в г. Вашингтоне с докладом «Геоэкология — новое научное направление» выступил министр геологии СССР Е. А. Козловский [4]. «Это направление, — отмечалось в докладе, — образующееся на стыке геологии и экологии, объектом исследований подразумевает геоэкологическую систему, включающую в себя такие элементы, как растительность и животный мир, включая человека, геологическую среду и техногенные объекты. Основной задачей геоэкологии является изучение и оценка изменения геологической среды в результате хозяйственной деятельности человека».
Таким образом, взгляды на геоэкологию среди географов имеют существенные отличия, что свидетельствует о сложном процессе формирования этого направления в географической науке [7].
Рассмотрим основные причины этой терминологической путаницы между географами и геологами и пути выхода из нее.
Первая причина — «терминологическая». Если бы В. Тролль в рамках географической на-
Таблица 1
Определения геоэкологии
Определение Автор
«Геоэкология» — термин свободного пользования, требующий при его употреблении комментария, отражающего точку зрения того или иного автора В. Т. Трофимов и Д. Г. Зилинг [12]
Геоэкология как раздел географии исследует экосистемы (геоэкосистемы) высоких иерархических уровней до биосферы включительно. Н. Ф. Реймерс (1990) [8]
Геоэкология рассматривается как наука, интегрирующая знания в сфере географии и экологии А. П. Алхименко [1]
Геоэкология рассматривается как наука о современных ландшафтах (естественных, преображенных и созданных человеком), а также геологической среде, о способах и возможностях использования природных ресурсов при экологических ограничениях при социально-экономическом развитии С. П. Горшков [2]
Геоэкология — ... наука о взаимодействии географических и социально-производственных систем. Объектами геоэкологических исследований рассматриваются экономическая география, биогеография, почвоведение, климатология, океанология, геоморфология К. М. Петров [6]
Геоэкология — новое научное направление геологии, занимающееся изучением строения, состава и свойств геологической среды как компонента экосистемы Г. С. Вартанян [5, 13]
Геоэкология является геологической наукой, использующей многие законы сопредельных наук и нацеленной на решение экологических проблем разного уровня и масштаба, проявляющихся в литосфере или связанных с литосферными процессами Л. Л. Прозоров [7]
уки назвал ее не геоэкологией, а геоэкографией, то никакого противоречия между географами и геологами не было бы.
Вторая причина — «экономическая». В связи с переходом России на капиталистический путь развития с начала 90-х годов прошлого века резко сократились объемы геологоразведочных работ. Многие производственные геологические объединения (ПГО) остались без работы по решению традиционных геологоразведочных задач. В то же время организованные в 1989 г. «Госкомприрода» и другие органы госконтроля за состоянием окружающей среды предписывали выполнение природопользователями определенного круга задач по оценке экологической ситуации территорий. Обладая мощными производственным и научным потенциалом, геологи стали решать эти задачи. Результатом их решения являлось эколого-геохимические и другие виды съемок различного масштаба, оценки экологического состояния территорий и т. п. Все это требовало определенной терминологии и термин «геоэкология» оказался как нельзя кстати.
Несмотря на терминологическую завуали-рованность объектами исследования в геоэкологии, как у географов, так и геологов, являются элементы ландшафта (воздух, снежный покров, почва, растительность, животный мир, поверхностные и подземные воды), а источником воздействия является техногенез, особенно сильно проявляющийся при использовании минерально-сырьевых природных ресурсов. Тогда
геоэкология — это научная дисциплина, изучающая природные процессы и экономическую деятельность в литосфере с позиций их воздействия на биосферу.
Термин «экология» был предложен в 1866 г. немецким биологом Э. Геккелем в работе «Всеобщая морфология организмов». В ней указывалось, что экология — это наука об отношениях организмов к окружающей среде. В 1869 г. он писал, что экология исследует общее отношение животных как к их органической, так и неорганической среде, их дружественное и враждебное отношение к другим животным и растениям, с которыми они вступают в прямые и непрямые контакты, т. е. в борьбу за существование. Под средой Э. Геккель понимал условия, создаваемые неорганической и органической природой. При этом к неорганическим условиям он относил физические и химические особенности мест обитания живых организмов: климат (теплота, влажность, освещенность), состав воды и почвы, особенности атмосферы, а также неорганическую пищу (минералы и химические соединения). Под органическими условиями им подразумевались взаимоотношения между организмами, существующими в пределах одного сообщества и экологической ниши.
В настоящее время существует несколько сотен определений экологии. По сути, она превратилась в комплексную метанауку (соизмеримую с философией) о взаимоотношении организмов с окружающей средой, о взаимодействиях природы и общества, синтезирующей все
Таблица 2
Классификация экологических факторов воздействия на окружающую среду
Фактор Тип Вид Подвид
Генетический Космогенный Биогенный Литогенный Атмосферный Гидросферный Педосферный Природный Антропогенный Комплексный
Сущностный Индивидуальный Видовой Экосистемный Вещественный Энергетический Информационный Физический Химический Биотический
Масштабный Локальный Региональный Глобальный Эпизодический Периодический Постоянный Фоновый Интенсивный Экстремальный
естественно-исторические знания и выводы о природе.
Природная среда — это постоянно изменяющаяся динамическая система. Ее изменения происходят под влиянием различных факторов, которые можно подразделить на следующие: генетический, сущностный и масштабный (табл. 2).
Внутри группы выделяют тип, виды и подвиды воздействия на окружающую среду.
Генетический фактор определяет тип воздействия на окружающую среду. Он может возникнуть из космоса и из внутренних геосфер земли (включая литосферу, мантию и ядро). В связи с интенсивным антропогенезом окружающей среды выделяются природный и антропогенный факторы. Так как природные и антропогенные процессы часто сочетаются, то при их совместном воздействии выделяется комплексный фактор. В итоге изменения в окружающей среде могут происходить в ее компонентах, а именно в атмосфере, гидросфере и педосфере или их сочетании.
Сущностный фактор определяет потоки вещества, энергии и информации от источника к компонентам биосферы — индивидууму, виду, популяции, экосистеме или биосфере в целом. Передача их происходит физически, химически или биотически.
Масштабный фактор определяет интенсивность воздействия, временные и пространственные характеристики проявления. Сочетание этих факторов может дать 81 разновидность воздействия на окружающую среду. Например, вспышки на Солнце являются космогенным, природным, физическим, экосистемным, глобальным и периодическим фактором для живых организмов на Земле. Характерный пример биогенного фактора — вирусные эпидемии, которые являются вещественными, интенсивными, глобальными и периодическими. Одним из раз-
новидностей биогенного фактора является антропогенный фактор.
Катастрофическое землетрясение в Японии (2011 г.) определялось литогенным, природным, энергетическим, экстремальным, региональным, эпизодическим факторами.
Большое количество сочетаний разнообразных факторов привело к тому, что компонентами окружающей среды и их изменениями в связи с влиянием на биосферу, занимается множество экологических направлений по отраслям наук. Предложенная классификация позволяет систематизировать различные направления определить их место и роль в системе экологической науки (рис. 1)
Согласно Н. Ф. Реймерсу, сделавшему попытку систематизировать экологические направления, популяционная экология относится к биоэкологи, а экологическая демография — к экологии народонаселения. В предложенной систематике эти два направления относятся к биоэкологии (человек — биосоциальное существо), и затем разделяются в зависимости от природных или антропогенных процессов. В ней могут быть как более общие, так и дробные направления. Например, физическая экология включает в себя радиоэкологию, региональную экологию
— экологию Севера, степи, островов и других географических районов. Информационная экология — это экология культуры, экология души и т. д.
Необходимо отметить, что направления экологической науки развиваются неравномерно
— одни более быстрыми темпами, другие медленнее в зависимости от практических задач. Наиболее интенсивно в последнее время развивается геоэкология, которая является частью экологии. Геоэкология может быть подразделена на теоретическую и прикладную. По воздействию на биосферу она может разделяться на геоэко-
экология
общая
о
Ц
§
т О
г
и
О «
«
13 И о и (Г 13
в! 13
О §
*
Г) О 13 ю
о §
*
Г)
о ш
со о и и о
сг
о &
X
я
м «
о а о
теоретическая
прикладная
воздействие
Я а 57
и О
13
(н
среда
процессы
«
о
0 (Г 13
1
и 13
время
прогностическая
•е
о л
н =
«
информационные
и о а>
сг §
13
литосферы
Я &
и
0
1
природно-ашропогенных процессов
локальная
региональная
§
о н и 13 и о м
г>
Я
о и и и
а
о р<
с
1*1 Я и «=с о
Он
я &
со о
>13 Я
и о
>> и
со о
глобальная
масштабный
Рис. 1. Систематизация направлений в экологической науке
Рис. 2. Основные разделы геоэкологии
логию природных процессов (экогеодинамика, экогеофизика и экогеохимия) и антропогенных процессов(рис. 2)
Важным звеном в антропогенных процессах является геоэкология твердых полезных ископаемых, углеводородов и гидрогеоэкологии. Недропользование охватывает социально-экологические и правовые аспекты использования земных недр. Историческая геоэкология включает анализ изменения геологической обстановки в истории Земли и ее влияние на биосферу. Прогностическая геоэкология, основанная на математических методах и моделировании, решает задачу предсказания изменения геологической обстановки в будущем и ее влияния на биосферу. Геоэкология катастроф определяет меры по прогнозированию и предотвращению негативных явлений в биосфере в связи с катастрофическими литосферными процессами.
Основные положения геоэкологии как научной дисциплины заключается в следующем:
1) в основу ее содержания положены три естественнонаучные дисциплины — геология, биология и география и одна общественная дисциплина — экономика;
2) в равной степени наряду с антропогенными изучаются естественные природные (ли-тосферные) процессы и явления, воздействующие на биосферу.
3) антропогенные (техногенные) процессы рассматриваются в ряду биосферных как про-
явление человеческой популяции, обладающей определенной спецификой. Человек рассматривается как биосоциальное существо, в котором сочетаются две ипостаси — биологическая (естественная) и социальная (общественная).
Методология исследований в геоэкологии, включающая приемы, принципы построения, формы, способы и методы научного познания, определяет логическую схему (структуру) исследования [9]. Создание такой схемы — ключевая проблема в формировании системы экологической безопасности территорий. На ее основе при соответствующем теоретическом и эмпирическом базисе должны быть разработаны научно обоснованные модели воздействия на биосферу. Воздействие литосферы на биосферу при отсутствии моделей воздействия в настоящие время невозможно, так как при этом должны решаться конкретные проблемы управления природопользованием, основанные на минимизации нагрузок на биосферу. Поэтому методология исследования воздействия должна быть направлена на достижение конкретных первоочередных целей — оценке нагрузок на биосферу и разработке научно обоснованных природоохранных мероприятий для их уменьшения.
Научное обоснование нагрузок является первоочередной задачей. Важный момент заключается в следующем: насколько реалистичны, т. е. технологически и экономически достижимы будут они. Многие из установленных в прошлом
Рис. 3. Методология исследований техногенной трансформации окружающей среды и формирования последствий
веке норм были для своего времени технически недостижимы. Однако в дальнейшем технологии модифицировались таким образом, что их соблюдение стало возможным. Поэтому нормы воздействия также должны быть стимулом для изменения технологий.
В настоящее время испытывается недостаток не общих теоретических разработок и конкретных эмпирических данных, а их взаимная увязка, выраженная в построении корректных моделей воздействия на биосферу. В связи с этим необходимо создание методологической базы. На ее основе возможно развернуть практические работы по более объективному прогнозированию и нормированию воздействия. Все построения ориентированы на необходимость решения конкретной прикладной задачи — уменьшения воздействия на биосферу. Это обуславливает определенные допущения и упрощения, без которых достижение прикладной цели в обозримом будущем невозможно.
В качестве примера реализации методологии рассмотрены результаты наших работ на Среднем Урале [9]. Здесь в течение нескольких десятков лет изучалась трансформация окружающей среды под воздействием горнопромышленного комплекса. Нагрузка от источника данного типа — одна из наиболее мощных и имеющих катастрофические последствия для биосферы.
Методология исследования техногенной трансформации окружающей среды под воздействием ГПК, включающая в себя оценку воздействия, оценку изменения качества окружающей среды и оценку последствий, представлена в виде схемы на рис. 3.
Почвенный горизонт и поверхностные воды непосредственно влияют на живые организмы, по ним разработаны предельно допустимые концентрации. Наиболее важными компонентами окружающей среды, в рамках которых формируются последствия, являются растительность
Рис. 4. Схема миграции загрязняющих веществ в рудных районах
и животные, экологическое состояние которых определяет благополучие человека (рис. 4).
Загрязняющие вещества, попадающие в организм, вызывают тяжелейшие заболевания в связи с взаимодействием их с рядом ферментов и подавлением активности последних. Опасность загрязняющих веществ обусловлена и их способностью к биоаккумуляции — накапливанию в течение длительного времени и созданию токсичной концентрации.
Оценка источников загрязнения проводится на стадиях добычи, обогащения и металлургического передела. Кроме самих ГПК активным источниками загрязнения окружающей среды являются техногенно-минеральные образования (ТМО). При этом формулируются атмогенные и гидрогенные потоки рассеяния загрязняющих веществ в виде выбросов и сбросов сточных вод. Критерием оценки поступления загрязняющих веществ в окружающую среду является техно-лого-геохимический баланс рудных и попутных элементов в полном цикле переработки минерального сырья, под которым следует понимать соотношение мобилизованного геохимического ресурса полезного ископаемого и его распределения по техническим циклам при переработке.
Как известно, основное количество загрязняющих веществ (75-85%) в организм человека поступает с растительной пищей. Имеет место и прямое влияние их на организм человека через загрязненный воздух или воду и формирование соответствующих последствий.
Укрупненно методические рекомендации по выявлению и типизации последствий загрязнения окружающей среды при воздействии объекта литосферы могут быть представлены в следующем виде:
1. Выбор объекта исследования.
2. Обоснование основных видов геологических и рудных формаций и присущей им геохи-
мической специализации вмещающих пород, установление принадлежности к одной из выявленных формаций.
3. Оценка фонового содержания загрязняющих веществ в снежном покрове, поверхностных водах и почвообразующем горизонте с использованием геохимических методов опробования.
4. Характеристика техногенных воздействий, проявляющихся в виде загрязнения компонентов природной среды, имеющих место при освоении ресурсов недр в рамках исследуемого объекта, и выявление среди них наиболее значимых путем сопоставления фактического содержания того или иного элемента в почвенном слое, снежном покрове, поверхностных водах с его фоновым значением.
5. Зонирование территории вокруг объекта — источника загрязнения, исходя из концентрации выявленных наиболее значимых элементов в снежном покрове, почве, поверхностных водах.
6. Выявление типичных реципиентов на исследуемой территории, подвергающихся воздействию: виды и группы растений и животных, рыбных особей, половозрастные группы населения, количественные характеристики их состояния (плотность населения, лесной запас и т. д.).
7. Оценка накопленной концентрации элементов в растениях, животных, рыбных особях, биосубстатах человека (кровь, моча, волосы). Установление корреляционных зависимостей между содержанием элементов в растениях, животных, рыбных особях, человеке и содержанием этих же элементов в окружающей среде. Дифференциация корреляционных зависимостей для отдельных групп обследуемых реципиентов, с учетом специфических особенностей последних.
8. Выявление последствий накопления элементов в растениях, организме животных, рыб,
человека, проявляющихся в том или ином виде заболевания, физическом уродстве, смертельном исходе, изменениях на генном уровне. Установление корреляционных зависимостей между параметром вероятности формирования последствий у той или иной группы реципиентов и величиной загрязнения.
9. Оценка экономического ущерба от воздействия объекта на окружающую среду [9].
Данная методика является универсальной и может с успехом применяться при любых видах воздействия объектов литосферы на биосферу, при любых видах социально-экономической деятельности человека.
Освоение минерально-сырьевых ресурсов создает мощный экономический эффект, однако сопровождается интенсивным воздействием на окружающую среду. Вместе с тем необходимо решение социальных проблем с перераспределением трудовых ресурсов, обеспечивающих возможность их эффективного освоения
Таким образом в горнопромышленных регионах решение экономических, экологических, социальных проблем между собой тесно взаимосвязано и образует единую геоэкосоциосис-тему. Поэтому необходимо теоретико-методологическое обоснование управленческих решений при развитии экономики горнопромышленных регионов.
Реализация развития теоретико-методологических основ геоэкологии нашла свое отражение в практических работах по обеспечению экономической безопасности этих регионов. Это относится, прежде всего, к регионам освоения месторождений твердых полезных ископаемых в Свердловской области, где с начала 1990-х гг. и по настоящее время ведутся работы, основанные на теоретических и методологических разработках. Также подходы реализованы при освоении нефтяного комплекса Оренбургской области и ряда других регионов.
Список источников
1. Алхименко А. П. Геоэкология океана. Некоторые теоретические аспекты, проблемы и задачи // Геоэкология Мирового океана. — Л.: Гидрометеоиздат, 1990. — С. 3-8.
2. Горшков С. П. Эколого-географические основы охраны природы. — М.: МГУ, 1992.
3. Клубов С. В., Прозоров Л. Л. Геоэкология. История, понятие, современное состояние. — М.: ВНИИзарубежгеология, 1993. — 208 с.
4. Козловский Е. А. Геоэкология — новое научное направление // Геоэкологические исследования в СССР. — М.: Наука, 1989. — С. 9-18.
5. Научные основы и методы региональных геоэкологических исследований / Вартанян Г. С., Блицын М. С., Брифу-лин В. А. и др. // Геоэкологические проблемы и решения: мат. Всесоюзн. науч.-технич. конф. Вып. 1. Комплексные проблемы геоэкологии. — М.: ВСЕГИНГЕО, 1991. — С. 86-96.
6. Петров К. М. Ботанико-географические условия геоэкологии. — СПб.: СПбГУ, 1993. — 149 с.
7. Прозоров Л. Л. Современные взгляды на геоэкологию: Основные концепции и определения // Геоэкологические исследования и охрана недр. Вып. 2. — М.: Геоинформмарк, 2001. — С. 16-25.
8. Реймерс Н. К. Природопользование: словарь-справочник. — М.: Мысль, 1990. — 637 с.
9. Семячков А. И., Игнатьева М. Н., Литвинова А. А. Выявление и типология последствий воздействия горнопромышленных комплексов на окружающую среду. -Екатеринбург: ИЭ УрО РАН, 2008. — 90 с.
10. Сычев К. И. Научное содержание и основные направления геоэкологии // Разведка и охрана недр. — 1991. — №11. — С. 2-6.
11. Трофимов В. Т. Экологические функции литосферы. — М.: МГУ, 2000. — 432 с.
12. Трофимов В. Т., Зилинг Д. Г., Аверкина Т. И. Теория и методология экологической геологии. — М.: МГУ, 1997. — 368 с.
13. Экология России. Т. 1. Европейская часть / Под ред. Г. С. Вартаняна. — М.: Геоинформмарк, 2000. — 300 с.
Информация об авторах
Татаркин Александр Иванович (Екатеринбург, Россия) — академик РАН, доктор экономических наук, профессор, директор, Институт экономики Уральского отделения Российской академии наук (620014, г. Екатеринбург, ул. Московская, 29, e-mail: [email protected]).
Семячков Александр Иванович (Екатеринбург, Россия) — доктор геолого-минералогических наук, профессор, руководитель центра природопользования, Институт экономики Уральского отделения Российской академии наук (620014, г. Екатеринбург, ул. Московская, 29. Институт экономики УрО РАН, тел./факс: (343) 371-19-88. E-mail: Semyackov.A@ ursmu.ru).
UDC 622:330.15
A. I. Tatarkin, A. I. Semyachkov
DEVELOPMENT OF THEORETICAL AND METHODOLOGiCAL BACKGROUND
for mining regions' economic security
The paper reviews geoecology as a science of lithosphere and biosphere interaction regarding socioeconomic human activity. Such interaction is more likely to take place when using mineral raw resources. This is characteristic of Urals Mining Complexes being a basis of region's economy. The place of geoecology in ecological science is specified. The geoecology structure with its main science subdivisions is developed. Fundamental principles of geoecology as a scientific discipline are defined. The research methodology for environmental technogenic transformation by Mining Complexes is considered, as well as tools, structural principles, forms, ways and methods of scientific enquiry. The approach to geo-ecological research in mining complexes is worked out, including assessment of a targeted object, background and environment. The research brought about the assessment of natural and economic damage under the influence of a mining complex.
Keywords: geoecology, lithosphere, biosphere, geoecology, lithosphere, biosphere, socioeconomic activity, mining complex
The term of geoecology was introduced [11, 12] for scientific use by the German physicist and geographer K. Troll in 1939 for describing spatial interactions of natural phenomena and relationship between different phenomena within a certain ecosystem. His brother a botanist V.Troll have borrowed the term «geoecology» and applied it in biology area for describing the ecology subdiscipline that studies ecology of Earth landscapes. Biogenesis of communities of live organisms as characteristic for certain types of a natural system (lakes, woods, tundras, etc.) was meant. Therefore, the term «geoecology» at once became a property of two sciences — geography and biology. So continued for about 50 years, hereafter «there was confusion of words, concepts and understanding of the term «geoecology» [3].
Some definitions of the term «geoecology» are presented in table 1.
Geologists accepted the term «geoecology», after the report of USSR minister of geology Ye.A. Kozlovsky «Geoecology — a new scientific field» [4] on the International geological congress in Washington at 1988, According to report this field being developed cross-disciplinary of geology and ecology sciences means the geo-ecological system as a target of research including such elements, as vegetation and fauna, human being, geological environment and technogenic objects. The primary target of geoecology is to study and evaluate of geological environment change as a result of economic activity of human being.
As can be seen from the above, geographer's views have essential differences that give an evidence of difficult process of formation of this field in geographical science [7].
Let us consider the main reasons of terminological confusion between geographers and geologists and the exit ways from it.
The first reason is terminological. If V. Troll within geographical science had termed it as geo-ecography, and not geoecology, then between geographers and geologists would not have existed any contradiction.
The second reason is economic. Volumes of geological prospecting work were sharply reduced due to Russia transition to a capitalist way of development since the beginning of the 90th years of the last century. Many production geological associations (PGA) have stayed out of work according to the solution of traditional prospecting tasks. At the same time, State Nature Management Committee and other authorities of state regulation of environmental conditions was ordering to users of nature task performance of an assessment of an ecological situation of territories. Having powerful potential scientific and production, geologists have begun to solve these problems. Ecological and geochemical and other types of surveying of various scales, valuation of ecological state of territories, etc. have been as a result. All this demanded a certain terminology and the term «geoecology» could not have come at a better.
Table
Definition of geocology
Definition Author
Geoecology is a term of free use and requires clarification when using to reflect the point of view of this or another author V. T. Trofimov & D. G. Ziling [12]
Geoecology as a subdiscipline of geography investigates ecosystems (geo-ecosystems) of high hierarchical levels including biosphere N. F. Reymers (1990) [8]
Geoecology is considered as the science that integrates knowledge of the fields of geography and ecology A. P. Alkhimenko [1]
Geoecology is considered as ecology about present-day landscapes (natural, changed and created by a human being), and also geological environment, ways and opportunities of use of natural resources at ecological restrictions and the socio-economic development S. P. Gorshkov [2]
Geoecology is ... science of interaction of geographical and social production systems. Objects of geo-ecological researches are considered to be economic geography, bioge-ography, soil science, climatology, oceanology, geomorphology K. M. Petrov [6]
Geoecology is a new scientific field of geology which investigates structures, content and properties of the geological environment as ecosystem component G. S. Vartanyan [5,13]
Geoecology is the geological science using many laws of other adjoining sciences and aimed at the responses to environmental problems of different level and scale, being shown in a lithosphere or connected to lithosphere processes L. L. Prozorov [7]
Despite a covert terminology targets of research in geoecology, not only for geographers, but also for geologists are the landscape elements (air, snow cover, the soil, vegetation, fauna, surface and underground water). Source of effect is technogenesis, especially strongly being shown when using mineral and raw natural resources. Therefore, the geoecology is the scientific discipline oriented towards environmental problems. It aims at understanding the natural processes and economic activity in lithosphere to identify particular problems related to human use of the biosphere.
A term of ecology was offered in 1866 by the German biologist E. Gekkel in his work The General Morphology Of Organisms. He specified ecology as the study of the relationships between living organisms and their environment. In 1869, , he wrote that the ecology investigates the general relation of animals as to their organic, and inorganic environment, their friendly and hostile attitude towards other animals and plants with which they enter to direct and indirect contacts, i.e. in the struggle for existence. E. Gekkel believed environment to be conditions created by the inorganic and organic nature. Herewith he referred physical and chemical specific characteristics of habitats of living organism to inorganic conditions: climate (warmth, humidity, and illumination), composition of water and soil, feature of atmosphere, and also inorganic food (minerals and chemical compounds). He considered organic conditions as a relationship between organisms existing within one community and an ecological niche.
Currently, there are hundreds of definitions of ecology. In fact, it has become a complex meta science (commensurable with philosophy) of the relationship of organisms with the environment, the interactions of nature and society, synthesizing all natural-historical knowledge and conclusions about the nature.
Environment is constantly changing dynamic system. Its changes happen under the influence of different factors, which can be subdivided as follows: genetic, essential and scale (tab. 2).
Types, species and subspecies of impact on environmental are specified within the group.
Genetic factor determines the type of action on environment. It can arise from space or inner geo-sphere of the Earth, (including lithosphere, mantle and core). In view of intensive anthropogenesis of environment, natural and anthropogenesis factors are allocated. Since natural and anthropogenic
Table 2
Classification of ecological factors of enviromental impact
Factor Type Species Subspecies
Genetic Cosmogeneous Biogeneous Lithogenous Atmospheric Hydrospheric Pedosphere Natural Anthropogenous Complex
Essential Individual Species Ecosystem Material Energetic Information Physical Chemical Biotic
Scale Local Regional Global Incidental Periodic Constant Background Intensive Extreme
general
ecology
theoretical
applied
influence
environment
Ê3
о и
CD О о
Bj
a
к
s
ÖJO
о о
CD О
bO
"о и и
о «
вд
processes
о и о
§
ьо о
в1
5
£
BS о
U
л
о
се о "С о
time
forecasting
со
Л
f
ce о
informational
о о U
о
се О
Ч-Н
Ю
S
Рн
CD t
eu u о
cd С
«м О
a
CD
И
о
ce
•3
1 .а
«M
О
lithosphères
of natural-anthropogenic processes
local
regional
global
large-scale
Fig. 1. Systematization of directions in ecological science
SOLID COMMERCIAL MINERALS
HYDROCARBON
Fig. 2. Main sections of geoecology
process is often combined, the complex factor is specified in their overall impact. As the result, the changes in environment can occur in its components, specifically in atmosphere, hydrosphere and pedosfer or their combination.
The essential factor determines the flow of materials, energy and information from a source to biosphere components — individual, species, population, ecosystem or biosphere as a whole. Their transfer occurs physically, chemically or biotic. The combination of these factors can give 81 versions of impact on the environment. For example, solar flares are cosmogeneous, natural, physical, ecosystem, global and periodic factor for creatures on Earth.
A typical example of biogeneous is virus epidemics being material, intensive, global and periodic. One of the varieties of biogeneous factor is anthropogenous factor.
A catastrophic earthquake in Japan (2011) was determined by the lithogenous, natural, energetic, extreme, regional, episodic factors.
A large number of combinations of various factors led to the fact that the environment components and their changes due to the impact on the biosphere became a subject of many areas of science related to ecology. Proposed classification allows systematizing various areas and defining their place and role in the system of ecological science (fig. 1).
Population ecology is related to bioecology, and an ecological demography belongs to popula-
tion ecology according to N.F. Reyemrs, who has made an attempt to systematize areas of ecological science. In proposing classification these two areas belong to bioecology (man is a biosocial being), and then are divided depending on natural or anthropog-enous processes. It can contain both more general and fractional areas. For example, physical ecology includes radio ecology, regional ecology — ecology of the North, steppes, islands and other geographical regions. Information ecology is ecology of culture, soul ecology, etc.
It should be noted that areas of ecology science develop unevenly — some faster, some slower, depending on practical tasks. Currently, geoecology being a part of ecology develops more intensively. The geoecology can be subdivided on theoretical and applied. On the impact on the biosphere, it can be divided into geoecology of natural processes (eco-geodynamics, eco-geophysics and eco-geo-chemistry) and anthropogenous processes (fig. 2)
An important link in anthropogenous processes is the geoecology solid commercial minerals, hydrocarbons and hydrogeoecology. The use of subsurface resources covers social-and-ecological and legal aspects of use of earth interior. The historical geoecology includes the analysis of change of geological conditions in the history of Earth and its influence on the biosphere. The prognostic geoecol-ogy based on mathematical methods and modeling solves a problem of a prediction of change of a geo-
logical situation in the future and its influences on the biosphere. Geoecology tackling catastrophes defines measures for forecasting and prevention of the negative phenomena in the biosphere in connection with catastrophic lithospheric processes.
Fundamental principles of geoecology as a science discipline are as follows:
1) at the heart of its subject matter lies three sciences — ecology, biology and geography and one social discipline — economy;
2) along with the anthropogenous processes and phenomena are equally studied natural environmental (lithospheric) ones influencing the biosphere;
3) anthropogenous (technogenic) processes are considered among biospheric as a manifestation of the human population having certain specifics. A man is considered as a biosocial being in which two forms — biological (natural) and social (public) are combined.
Research methodology in geoecology including ways, principles, forms, modes and methods of sci-
entific knowledge, defines the logical scheme (structure) of research [9]. Developing such a scheme is key problem information about of system of ecological safety of territories. On its basis according to the corresponding theoretical and empirical basis scientifically reasonable models of impact on the biosphere have to be developed. The influence of the lithosphere on the biosphere in the absence of influential models in the present time is impossible as specific problems of the environmental management, based on minimization of loads of the biosphere thus to be solved at the same time. Therefore, the methodology of influence has to be directed on achievement of the specific high-priority targets i.e. an assessment of loads on the biosphere and development of scientifically reasonable nature protection actions for their reduction.
Establishing a scientific rationale of loads is a first priority target. A critical moment is as follows: to understand how technologically and economically achievable they will be. Many of enforceable
Fig. 3. Research methodology of technogenic transformation of environment and formation of consequences ЭКОНОМИКА РЕГИОНА № 1/2013
Fig. 4. The scheme of migration of polluting substances in ore areas
standards of the last century have been technically reachless for its time. However further technologies were modified, and their observance became possible. Therefore, norms of influence also have to be an incentive for re-engineering.
Nowadays there is no lack of general theoretical development and specific observations, but the problem with their mutual connection expressed in the construction of correct modeling of bioenvironmen-tal effect. Therefore, developing the methodological procedures is necessary. Practical works on more objective forecasting and valuation effects can be developed on its basis. All of the theoretical developments focus on the need of the solution of a specific applied problem — reducing the impact on the biosphere. It causes certain assumptions and simplifications and without them achievement of the applied purpose in the foreseeable future is impossible.
The results of our works on Central Ural Mountains [9] are considered as an example of methodology realization. Here, environment transformation under the influence of mining complex was studied during several decades. Load under a source of this type — one of the most powerful and having catastrophic consequences for the biosphere.
The methodology of technogenic transformation of environment under the influence of mining complex (fig. 3), including an assessment of influence and change of quality of environment and an assessment of the consequences, is presented in the scheme in fig. 2.
The soil horizon and surface water directly influence live organisms according them the maximum permissible concentration are developed. The most critical components of the environment within which consequences are formed, are vegetation and animals. Their ecological condition defines human welfare (fig. 4).
Polluting substances getting to an organism cause the hardest diseases due to their interaction with a
number of enzymes and their inhibition. Danger of polluting substances also is caused by their ability to bio-accumulation — to accumulate for a long time and to the creation of toxic concentration.
The assessment of sources of pollution is carried out at stages of production, enrichment and metallurgical conversion. Except Mining Complexes the sources of environmental pollution is the techno-genic and mineral formation. Atmogenic and hy-drogenic dispersion flux of polluting substances in the form of emissions and sewage discharge are formulated. Criterion of an assessment of input of contaminants into environment is the technological and geochemical balance of mining and secondary elements in a full cycle of minerals processing. That is the correlations of mobilized geochemical mineral resources and its distribution on the technical processing cycles.
The main quantity of polluting substances (7585%) is known to arrive in a human body mainly by the vegetable food. Their direct effect on a human body comes also through the polluted air or water and has relevant consequences.
Methodical recommendations about identification and typification of environmental pollution effect of the influence of an object of a lithosphere can be presented as follows:
1. Choice of an object of research.
2. Substantiation of the main types of geological and mining formations and its specific geochemical specialization, definition of belonging to one of the revealed formations.
3. Assessment of the background pollution content into snow mantle, surface water and pedogenic horizon with the use of geochemical methods of approbation.
4. The characteristic of man-made impact appearing as pollution of components of the environment taking place in the development within studied object. Identification among them the most
68
природно-ресурсный потенциал региона
significant by comparison of the actual maintenance of this or that element in a soil layer, snow mantle, surface water with its background value.
5. Territory zoning around of the object — a pollution source, based on the concentration of the revealed most significant elements in snow cover, soil, surface water.
6. Identification of typical recipients in the studied territory, exposed to influence: types and groups of plants and animals, fish, age-sex groups of the population, quantitative characteristics of their condition (population density, forest stock etc.).
7. Assessment of the accumulated concentration of elements in plants, animals, fish individuals, human being (blood, urine, hair). Determining of correlation dependences between the content of elements in plants, animals, fish individuals, human being and the content of the same elements in an environment. Differentiation of correlation dependences for separate groups of surveyed recipients taking into account their specifics.
8. Research of consequences of accumulation of elements into plants, organism of animals, fishes, human being, being shown in this or that type of disease, physical ugliness, deadly outcome, changes at the gene level. Determining of correlation dependences between the parameter of probability of formation of the consequences of this or that group recipients and pollution size.
9. Assessment of economic damage from environmental impact [9].
This technique is universal and can be applied with success at any kinds of influence of objects of a lithosphere on the biosphere, at any kinds of social and economic activity of the people.
Exploration of mineral resources makes powerful economic effect however is attended by intensive environmental impact. At the same time, the solution of social problems with redeployment of labor is necessary, providing the possibility of their effective development.
Therefore, the solution of economic, environmental, social problems among themselves is closely interconnected in mining regions, forming uniform geological economic and social system. Therefore theoretical and methodological substantiation of administrative decisions at development of economy of mining regions is necessary.
Realization of development of theoretical and methodological bases of the geoecology is reflected in practical works on ensuring regions economic security. It belongs, first of all, to regions of development of fields of firm minerals in Sverdlovsk region where the works based on theoretical and methodological development are conducted since the beginning of the 1990th years to present. Also, approaches are realized in the development of an oil complex of the Orenburg region and some other regions.
References
1. Alkhimenko A. P. (1990). Geoekologiya okeana. Nekotoryye teoreticheskiye aspekty, problemy i zadachi [Geocology of ocean. Some theoretical aspects, issues and tasks]. Geoekologiya Mirovogo okeana [Geoecology of World Ocean]. Leningrad, Gidrometeoizdat, 1990, 3-8.
2. Gorshkov S. P. (1992). Ekologo-geographicheskiye osnovy okhrany prirody [The ecological and geographical bases of environmental protection]. Moscow, MGU [MSU].
3. Klubov S. V., Prozorov L. L. (1993). Geoekologiya. Istoriya, ponyatiye, sovremennoye sostoyaniye [Geoecology. History, conception, current state]. Moscow, VNIIzarubezhgeoelogiya [Geology of foreign countries of All-Union Scientific Research Institute], 208.
4. Kozlovsky Ye.A. (1989). Geoekologiya — novoye nauchnoye napravleniye [Geoecology — the new scientific field]. Geoekologichekiye issledovaniya v SSSR [Geoecological researches in the USSR]. Moscow, Nauka, 9-18.
5. Vartayan G. S., Blitsyn M. S., Brifulin V. A. et al. (1991). Nauchnyye osnovy i metody regionalnykh geoekologicheskikh issledovaniy [Scientific bases and methods of regional geoecological researches]. Geoekologicheskiye problemy i resheniya: mat. vsesoyuzn. nauch-tekh. konf. Vyp.1. Kompleksnye problemy geoekologii [Issues of geoecology and its solutions. Proceedings of All-Union scientific and technical conference. 2nd issue]. Moscow, VSEGINGEO [All-Russian Research Institute of Hydrogeology and Engineering Geology], 86-89.
6. Petrov K. M. (1993). Botaniko-geograficheskiye usloviya geoekologii [Phytogeographical conditions of geoecology]. St. Petersburg, St. Petersburg State University, 149.
7. Prozorov L. L. (2001). Sovremennyye vzglyady na geoekologiyu: Osnovnyye kontseptsii i opredeleniya [Modern views on geoecology: Main concepts and definitions]. Geoekologicheskiye issledovaniya i okhrana nedr. Vyp. 2 [Geoecological researches and protection of subsurface resources. 2nd issue]. Moscow, Geoinformmark, 16-25.
8. Reymers N. K. (1990). Prirodopolzovaniye: slovar-spravochnik [Environmental management: dictionary]. Moscow, Mysl,
637.
9. Semyachkov A. I., Ignatyev M. N., Litvinova A.A. (2008). Vyyavleniye i tipologiya posledstviy vozdeystviya gornopromyshlennykh kompleksov na okruzhayushchuyu sredu [Uncovering and typology of consequences of influence of mining complexes on environment]. Yekaterinburg, Institute of Economics, Ural Branch of the RAS, 90.
10. Sychev K. I. (1991). Nauchnoye soderzhaniye i osnovnyye napravleniya geoekologii []. Razvedka i okhrana nedr [Scientific contents and principal directions of geoecology]. 11, 2-6.
11. Trofimov V. T. (2000). Ekologicheskiye funktsii litosfery [Ecological functions of a lithosphere]. Moscow, Moscow State University, 432.
12. Trofimov V. T., ZilingD. G., Averkina T. I. (1997). Teoriya i metodologiya ekologicheskoy geologii [Theory and methodology of ecological geology]. Moscow, Moscow State University, 368.
13. Vartayan G. S. (Ed.) (2000). Ekologiya Rossii T. 1. Evropeyskaya chast [Ecology of Russia. Vol. 1. European part]. Moscow, Geoinformmark, 300.
Information about the authors
Tatarkin Aleksandr Ivanovich (Yekaterinburg, Russia) — Doctor of Economics, Professor, member of the Academy of Sciences, Director of the Institute of Economics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (620014, Yekaterinburg, Moskovskaya St. 29, tel. +7 (343) 371-45-36, fax +7 (343) 371 02 23; e-mail: [email protected]).
Semyachkov Aleksandr Ivanovich (Yekaterinburg, Russia) — Doctor of Geological and Mineralogical Science, Professor, the Head of the Environmental Management Center, the Institute of Economics, Ural Branch of the Russian Academy of Science (620014, Yekaterinburg, Moscovskaya st. 29, phone/fax: (343) 371-19-88, e-mail: [email protected]).
УДК 330.15
В. П. Пахомов, Е. А. Атаманова
комплексная оценка минеральных ресурсов в условиях пространственного недропользования
В статье предлагается применять системно-синергетический подход к комплексной оценке минеральных ресурсов в рамках методологии пространственного недропользования. Данный подход позволит учесть факторы, возникающие в современном мировом экономическом пространстве под влиянием процессов интернационализации, интеграции и глобализации. Приводится методический инструментарий комплексной оценки минеральных ресурсов с учетом социальных, экологических и пространственных факторов в условиях неопределенности. Такую оценку целесообразно проводить на всех стадиях геологоразведочных работ, включая самые ранние. На завершающих стадиях геологоразведочных работ необходимо проводить оценку эффективности инвестиционного проекта по освоению минеральных ресурсов, включая оценки бюджетной эффективности и эффективность участия в проекте предприятий и акционеров.
Ключевые слова: минеральные ресурсы, комплексная оценка, пространственное недропользование, сис-темно-синергетический подход, эффективность инвестиционного проекта
Одной из важных проблем недропользования в России, которые широко обсуждались ранее и обсуждаются сейчас в специальной литературе, является оценка минерально-сырьевых ресурсов. Эта проблема обострилась с переходом экономики на рыночные отношения, а также с усилением процессов интернационализации, интеграции и глобализации.
Такие масштабные изменения в мировом хозяйстве требуют адекватного инструментария оценки минеральных ресурсов (МР). На наш взгляд, это может быть комплексная оценка МР в условиях пространственного недропользования [2].
На современном этапе развития мировой экономики минеральные ресурсы любого конкретного месторождения являются не только достоянием национальной экономики, но и элементом глобального минерально-сырьевого пространства. Необходимое для экономической деятельности минеральное сырье можно добыть практически в любой стране и по всей планете, включая Мировой океан и даже арктический шельф. Таким образом, национальное богатство России, в виде минеральных ресурсов, уже не носит замкнутого характера, а постепенно превращается в составную часть мирового национального богатства, чему способствуют развивающиеся процессы глобализации.
