CC BY
27
УДК 504.05: 504.064
СТРАТЕГИЯ А. П. Щербатюк, к. т. н,
доцент ФГБОУ ВО «Забайкальский государственный университет», г. Чита, УПРАВЛЕНИЯ [email protected]
ОПТИМИЗАЦИИ
О»
О
О -i X х
CD
Г)
О
б
CD ы
О ^
О н
ВНУТРИКОНТИНЕНТАЛЬНЫХ т
ЭКОЛОГИЧЕСКОМ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ ГОРОДОВ В УСЛОВИЯХ
МЕЖГОРНЫХ КОТЛОВИН
Г) -I
тз
о
-I
а>
X
о
ы ш
Г) -I 03
Выполнена оценка экологической безопасности воздушной среды геосистем федеральных округов РФ. Выявлено, что на атмосферный воздух геосистем влияют следующие антропогенные факторы: демографическая нагрузка, промышленная нагрузка, радиационная нагрузка, транс- с портная нагрузка (всего 17 показателей), являющиеся индикаторами устойчивого развития тер- в ритории. Установлено, что экологическая безопасность воздушной среды территории зависит Q от текущих потоков выделения вредных веществ (ВВ) от стационарных источников, количества г выбросов от автотранспорта, характеристики уровня загрязнения, напрямую влияющих на по- о казатели медико-демографических потерь, вызванных загрязнением атмосферного воздуха О (всего 20 показателей), которые являются индикаторами деструкции территории. Предложен- с ная балльная система оценки степени влияния антропогенных и природных факторов на ка- к чество воздушной среды, на уровень негативного воздействия и состояние здоровья населения, г позволяющая анализировать показатели, имеющие разные единицы измерения. Для визуальной оценки построен аналитический граф индикатора, имеющий разные цветовые оттенки в зависимости от степени влияния на напряженность экологической ситуации территории. В соответствии с предложенной автором методологией, заключительным этапом ранее проведенных исследований является расчет суммарного и среднего балла индикатора экологической безопасности воздушной среды с целью составления рейтинга федеральных округов по балльной Q системе и по средней продолжительности жизни людей. Разработана стратегия экологической безопасности воздушной среды городов, расположенных в условиях внутриконтинентальных межгорных котловин (на примере Сибирского федерального округа) с целью оптимизации управления.
The ecological safety assessment of the air environment of geo-systems of Russian Federation's federal districts is given. As a result, it is revealed that the following anthropogenic factors have influence on the atmospheric air of geosystems: demographic load, industrial load, radiation load, transport load (17 indicators in total), which serve as the indicators of sustainable development of the territory. It is revealed that the ecological safety of the air environment of the territory depends on the current flows of emissions of harmful substances (HS) from stationary sources, the amount of emissions from motor transport, the characteristics of the level of pollution influencing directly on the indicators of medical and demographic losses caused with air pollution (20 indicators in total), which are indicators of territory destruction. Scoring system for assessing the degree of influence of anthropogenic and natural factors on the quality of the air environment, the level of negative impact and the state of population's health is proposed, which allows to analyze the indicators having different units of measurement. The analytical graph of the indicator is constructed for visual evaluation, which has different color shades depending on the degree of influence on the intensity of the ecological situation of the territory. In accordance with the methodology which is proposed by the author the final stage of early studies is the calculation of the total and average score of the ecological safety indicator which is occurred with the purpose of compiling a rating of federal districts on the scoring system and people's average life expectancy. The strategy of ecological safety of the air environment of cities located in the conditions of intercontinental intermountane hollows (on the example of the Siberian federal district) is developed with the purpose of management optimization.
Ключевые слова: стратегия, оптимизация управления, атмосферный воздух, города, геоэкологические исследования, внутриконтинентальные межгорные котловины, природные и антропогенные факторы, экологическая безопасность, индикаторы безопасности.
Key words: strategy, management optimization, atmospheric air, cities, geoecological studies, intercontinental intermountane hollows, natural and anthropogenic factors, ecological safety, safety indicators. 29
о
т
I-
и
со О X
О ^
и а
О ^
О
о
и
Ш
IX
О ^
I-
и
и о
X
и о с
о
со ф
Ю ч;
О ^
и Ф т
О
30
№1, 2018
В ФГБУ «Главная геофизическая обсерватория им. А. И. Воейкова» по данным наблюдений в 252 городах на 697 станциях сформирован список городов с наибольшим уровнем загрязнения атмосферного воздуха (приоритетный список). Природные факторы таких городов определяют потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА), перенос и рассеивание примесей, поступающих в воздушный бассейн с выбросами предприятий и автотранспорта [1, 2]. Низкий ПЗА наблюдается на северо-западе Европейской части России. Особенно неблагоприятные условия для рассеивания (очень высокий потенциал) создаются в Восточной Сибири [3, 4]. Приоритетный список городов с наибольшим уровнем загрязнения атмосферного воздуха, в которых показатель индекса загрязнения атмосферы (ИЗА) равен или больше 14, ежегодно обновляется (например, в 2014 г. включено 19 городов, в 2015 г. — 11).
Объект исследования — воздушная среда городов, расположенных в условиях внутриконтинентальных межгорных котловин.
Задача исследования — оценка экологической безопасности воздушной среды геосистем федеральных округов РФ и разработка стратегии экологической безопасности воздушной среды городов, расположенных в условиях внутриконтинен-тальных межгорных котловин (на примере Сибирского ФО), с целью оптимизации управления.
В работе выполнена оценка влияния антропогенных и природных факторов на загрязнение атмосферного воздуха вредными веществами (ВВ) и оценка экологической безопасности воздушной среды геосистем по 9 федеральным округам РФ: Центральному, Северо-Западному, Южному, Северо-Кавказскому, Приволжскому, Уральскому, Сибирскому, Дальневосточному, Крымскому.
На атмосферный воздух геосистем влияют следующие антропогенные факторы: демографическая нагрузка, промышленная нагрузка, радиационная нагрузка, транспортная нагрузка (всего 17 показателей), которые являются индикаторами устойчивого развития территории.
Экологическая безопасность воздушной среды территории зависит от текущих потоков выделения ВВ от стационарных
источников, количества выбросов основных загрязняющих веществ от автотранспорта, характеристики уровня загрязнения, которые напрямую влияют на показатели медико-демографических потерь, вызванных загрязнением атмосферного воздуха [5, 6] (всего 20 показателей), которые являются индикаторами деструкции территории.
Для оценки степени влияния антропогенных и природных факторов на качество воздушной среды, на уровень негативного воздействия и состояние здоровья населения предложена балльная система оценки, позволяющая анализировать показатели, имеющие разные единицы измерения. Для визуальной оценки строился аналитический граф индикатора, имеющий разные цветовые оттенки в зависимости от степени влияния на напряженность экологической ситуации территории.
В соответствии с предложенной автором методологии заключительным этапом ранее проведенных исследований является расчет суммарного и среднего балла индикатора экологической безопасности воздушной среды с целью составления рейтинга ФО по балльной системе и по средней продолжительности жизни людей (рис. 1).
На основании результатов проведенных исследований, а также с целью управления устойчивого развития опорных каркасов и осознанного влияния на процесс техногенных воздействий на население, проживающее на территориях деструкции природно-хозяйственной среды, автором предложена стратегия оптимизации управления экологической безопасностью воздушной среды городов в условиях внутри-континентальных межгорных котловин на примере Сибирского федерального округа, показатели рейтинга экологической безопасности воздушной среды которого являются самыми низкими в РФ (рис. 2). Основной причиной этого является расположение городов региона, в основном в условиях внутриконтинентальных межгорных котловин, где наблюдается низкое качество самоочищения атмосферы [7, 8]. Большинство из них входят в список городов с наибольшим уровнем загрязнения атмосферного воздуха (приоритетный список) [9, 10].
Стратегия представляет собой схему цикличного процесса на основе реализации принципов экологической безопасности населенных пунктов (рис. 2). Стратегия обеспечивает минимизацию затрат на охрану окружающей среды и экологическую безопасность воздушной среды
42 43 44 45 46
географических территорий путем последовательной реализации этапов:
1) определение факторов, антропогенных воздействий, влияющих на качество воздушной среды и имеющих негативные социально-экономические последствия;
йййййй
2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030
О) ^
о
О -1
х
а>
Г)
а
¡а
б
а>
ы
О ^
а
г> л
О г>
г>
-I
тз
о
-I
а>
О-
Г> -I 03
а
о ~о о ш
г> ^
о
X
о
ы
Г) -I
оз О
Федеральный округ
Индикатор экологической безопасности воздушной среды
суммарный балл средний балл
Крымский (г. Севастополь) 312,0 8,4 72,28 1
Северо-Кавказский 569,0 15,4 75,34 2
Южный 660,8 17,9 72,02 3
Приволжский 892,4 24,1 70,71 4
Северо-Западный 962,6 26,0 71,7 5
Дальневосточный 1001,1 27,1 68,68 6
Центральный 1001,3 27,1 72,72 7
Уральский 1086,3 29,4 70,38 8
Сибирский 1173,8 31,7 69,31 9
Средняя продолжительность жизни, лет
Рейтинг
Условные обозначения
Рис. 1. Индикаторы увеличения демографических показателей в РФ. Рейтинг федеральных округов по экологической безопасности воздушной среды, 2015 г.
(составлено автором)
Условные обозначения: индикаторы увеличения демографических показателей в РФ по прогнозу с 2016 г. до 2030 г.:
средний вариант прогноза — 42 — среднее изменение численности населения от 146 865,5 до 147 267 тыс. чел.; 43 — средний коэффициент демографической нагрузки (на 1000 лиц трудоспособного возраста) от 764 до 859); 44 — средняя ожидаемая продолжительность жизни при рождении (от 71,9 до 75,1 лет); 45 — средний суммарный коэффициент рождаемости (число детей в расчете на одну женщину от 1,786 до 1,890), чел.; высокий вариант прогноза — 46 — ожидаемый показатель увеличения продолжительности жизни от 72,2 до 77,3 лет. 31
о
т
I-
и
со О X
2) оценка экологической безопасности территории с целью выбора методов управления;
3) экомониторинг и экоаудит антропогенных изменений качества атмосферного
воздуха города, анализ данных, получен -ных посредством двойственной оценки с использованием различных моделей;
4) априорный выбор оптимального варианта комбинированного комплекса ин-
о ^
и а О СР
О
а
и
Ф
IX
О СР
I-
и
и о
X
и о с
о
со Ф Ю ч;
О ^
и Ф т X
О
а)
Геосистема
I
Экологическая система
Географическая среда
Техносистема 1
I
4. 1
Природные факторы Субъединица иерархии адми- Современная Антропогенные факторы
географические нистративного управления индустриальная стационарные источники
метеорологические территории страны —1— среда 1 передвижные источники
Природпо-техпи ческая геосистема
Текущие потоки выделения ТВ и ВВ Текущие потоки снижения и удаления ТВ и ВВ --- --^ --
Текущее качество воздушной среды территории
Зона I ИЗА = 0-4, СИ < 1, НП < 10 %, ПЗА < 1,8
Зона II ИЗА = 5-6, СИ < 5, НП < 10-20 %, ПЗА = 1,8-2,4
Территория деструкции природно-хозяйственной среды
Целевой ориентир — ожидаемый показатель увеличения продолжительности жизни
32
№1, 2018
Рис. 2. Стратегия оптимизации управления экологической безопасностью воздушной среды города в условиях внутриконтинентальных межгорных котловин: а) оценка текущей экологической безопасности; б) стратегическая экологическая оценка на основе прогноза (составлено автором)
женерной защиты территорий от техно -генных опасностей;
5) прогноз влияния последствий антропогенных воздействий на устойчивость географической среды, разработка мероприятий по ее сохранению;
6) выработка управленческих решений и формирование программы развития города и программ улучшения качества атмосферного воздуха на основе интегрального критерия экологической безопасности воздушной среды города.
Выработка управленческих решений и формирование программы развития территории определяется ранжированием эффективности программных мероприятий в соответствии с показателями экомони-торинга антропогенных изменений качества атмосферного воздуха, экоаудита его состава и позволяет управлять качеством воздушной атмосферы городов в условиях внутриконтинентальных межгорных котловин.
Стратегия оптимизации управления экологической безопасностью воздушной среды городов, расположенных в условиях внутриконтинентальных межгорных кот-
ловин, представляет собой особый класс управляемых систем по улучшению среды обитания человека и позволяет осуществлять выбор из альтернативных вариантов эффективного комплекса биосферно-совместимых инженерных и технических решений по снижению количества ВВ в атмосферном воздухе, как компонента экосистемы. Форма стратегии в виде «петли качества» свидетельствует о том, что можно не только оценивать и прогнозировать локальные загрязнения воздушной среды в окрестностях города, но и совершенствовать их на более высоком качественном уровне.
4. Заключение
Таким образом, используя разработанный автором вариант стратегии оптимизации управления экологической безопасностью воздушной среды городов, расположенных в условиях внутриконти-нентальных межгорных котловин, можно придать процессам, вызывающим деструкцию территорий природно-хозяйственной среды, управляемый характер, тем самым сохранить ее устойчивость.
Библиографический список
1.
Томских А. А. Межгорные котловины Забайкалья: географические аспекты освоения и охраны окружающей среды / Отв. ред. А. Т. Напрасников; РАН. Сиб. отд. ИПРЭК. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2006. — 54 с.
Щербатюк А. П. Природные и антропогенные факторы геосистем России с котловинной территориальной организацией // Успехи современной науки. — Белгород, 2017. — № 3. — С. 165—170.
Винокуров Ю. И., Цимбалей Ю. М., Красноярова Б. А. Физико-географическое районирование Сибири как основа разработки региональных систем природопользования // Ползуновский вестник. — 2005. — № 4. — Ч. 2. — С. 3—13.
Винокуров Ю. И., Суразакова С. П., Счастливцев Е. Л. Устойчивое развитие Сибирских регионов. — Новосибирск: Наука, 2003. — 240 с. 5. Абросимова Ю. Е., Ушаков В. А., Галицкая Е. Г., Ступин А. Б. Анализ влияния загрязнения атмосферного воздуха на показатели заболеваемости // Ежегодник состояния загрязнения атмосферы в городах на территории России. — СПб.: ГГО, 1994. — С. 10—12.
Безуглая Э. Ю. Критерии оценки качества воздуха городов с учетом влияния его на здоровье населения // Ежегодник состояния загрязнения атмосферы в городах на территории России — 1993. — Л.: ГГО, 1994.
Щербатюк А. П. Анализ влияния рельефа местности и температурных инверсий на загрязнение атмосферного воздуха в городах, расположенных в регионах с резко континентальным климатом // Приоритетные направления развития науки и технологий: VIII Всерос. науч.-практ. конф. — Тула: ТулГУ, 2010. — С. 5—9.
Щербатюк А. П. Геоэкологические аспекты функционирования природно-технических систем в условиях внутриконтинентальных межгорных котловин // Проблемы региональной экологии. — 2017. — № 4. — С. 82—88.
Щербатюк А. П. Экологическая оценка качества атмосферного воздуха Сибирского федерального округа на примере Забайкальского края // Вестн. Забайкал. гос. ун-та. — 2017. — № 10. — С. 53—60.
Щербатюк А. П. Сравнительная оценка экологической безопасности воздушной среды федеральных округов Российской Федерации // Вестн. Забайкал. гос. ун-та. — 2017. — № 9. — С. 53—66.
2.
3.
4.
6.
7.
9.
О) ^
О
О -1
х
а>
Г)
а
¡а
б
а>
ы
О ^
а
г> л
О г>
г>
-I
тз
о
-I
а>
О-
Г> -I 03
а
о ~о о ш
г> ^
о
X
о
ы
Г) -I оз
а
33
o
m
U
CD
U
U
m CD VO
OPTIMIZATION STRATEGY OF ECOLOGICAL SAFETY MANAGEMENT OF THE AIR ENVIRONMENT OF CITIES IN CONDITIONS OF INTRACONTINENTAL INTERMOUNTANE HOLLOWS
u
IK
m O
X A. P. Shcherbatyuk, Cand. of Tech. Sc., Associate Professor at the FGBOU VO "Transbaikal
¡5 State University", city Chita, [email protected] o
u
o References
a.
¡5 1. Tomskikh A. A. Intermountain hollows of Transbaikalia: geographical aspects of development and envi-
^ ronmental protection / ed. A. T. Naprasnikov; RAS. INREK. — Novosibirsk: Publishing house of the SB
RAS, 2006. — 54 p.
2. Scherbatyuk A. P. Natural and anthropogenic factors of Russia's geosystems with a hollow territorial organization // Advances in modern science. — Belgorod, 2017. — No. 3. — P. 165—170.
3. Vinokurov Yu. I., Tsymbaley Yu. M., Krasnoyarova B. A. Physico-geographical zoning of Siberia as a baO sis for the development of regional systems of nature use // Polzunovsky bulletin. — 2005. — No. 4. — ^ Part 2. — P. 3—13.
4. Vinokurov Yu. I., Krasnoyarova B. A., Ovdenko V. I., Surazakova S. P., Schastlivtsev E. L. Sustainable Development of the Siberian Regions. — Novosibirsk: Science, 2003. — 240 p. O 5. Abrosimova Yu. E., Ushakov V. A., Galitskaya E. G., Stupin A. B. Analysis of the influence of atmos-
u pheric air pollution on the incidence rate // Yearbook of the state of atmospheric pollution in cities in
¡2 Russia. — St. Petersburg: GGO. 1994. — P. 10—12.
O 6. Bezuglaya E. Yu. Criteria for assessing the air quality of cities, taking into account its impact on public
health // Yearbook of the state of air pollution in cities in Russia. — 1993; L.: GGO, 1994. 7. Shcherbatyuk A. P. Analysis of the impact of terrain and temperature inversions on air pollution in cities Ö located in regions with sharply continental climate // Priority directions of science and technology de-
u velopment: VIII All-Russian scientific-practical conference. — Tula: TulGU, 2010. — P. 5—9.
t 8. Shcherbatyuk A. P. Geoecological aspects of the functioning of natural-technical systems in the condi-
i- tions of intercontinental intermountain hollows // Regional Environmental Issue. — 2017. — No. 4. —
§ P. 82—88.
2 9. Shcherbatyuk A. P. Ecological Assessment of the Quality of Atmospheric Air in the Siberian Federal Dis-
trict on the Example of the Transbaikal Territory // Transbaikal State University Journal. — 2017. — No. 10. — P. 53—60.
10. Shcherbatyuk A. P. Comparative assessment of environmental safety of the air environment of the federal districts of the Russian Federation // Transbaikal State University Journal. — 2017. — No. 9. — P. 53—66.
34
