CC BY
174
а водоотведение поверхностных сточных вод происходит бессистемно. Строительство городской ливневой канализации и очистных сооружений остается приоритетным направлением в свете охраны окружающей природной среды города Брянска.
Список литературы 1. Сенющенкова, И. М. Формирование параметров окружающей среды ов-ражно-балочных экосистем: на примере оврагов города Брянска [Текст] : дис. ... канд. техн. наук : 03.00.16 / Сенющенкова Ирина Михайловна. — Брянск, 2005.
2. Официальный сайт города Брянска [Электронный ресурс] / Код доступа: http://www.admin.bryansk.ru/news/ index.cgi?id=2720
3. Ропот, В. М. Исследование поверхностного стока с территорий городов [Электронный ресурс] / В. М. Ропот. — http://www.ecologylife.ru/ekologiya-goroda/issledovanie-poverhnostnogo-stoka-s-territoriy-gorodov.html
Материал поступил в редакцию 25.03.09. Демина Ольга Николаевна, аспирантка
Тел. (4832) 68-38-08, 8-910-235-24-98 E-mail: ol20nik@yandex.ru
УДК 502/504 Н. П. КАРПЕНКО
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет природообустройства»
СТРУКТУРА И ОЦЕНКА ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ
Рассмотрена одна из актуальных проблем, связанная с количественной оценкой экологической безопасности функционирования мелиоративных систем. Предложен методический подход к оценке геоэкологического риска, который оценивается через вероятность возникновения негативных последствий и величину экологического ущерба. Дан общий анализ структуры геоэкологического риска и рассмотрена возможность управления геоэкологическими рисками через систему компенсационных природоохранных мероприятий, направленных на снижение негативных последствий.
Геоэкологический риск, экологический ущерб, мелиоративная система, негативные последствия, управление геоэкологическими рисками, экологическая безопасность, природоохранные мероприятия.
One of the most actual problems has been considered connected with the quantitative assessment of ecological safety of functioning of reclamation systems. There is proposed a methodical approach to the assessment of the geo-ecological risk which is assessed through the negative consequences probability and ecological damage value. The general analysis of the geo-ecological risk structure is given and a possibility of controlling geo-ecological risks through the system of compensation environmental measures directed to the reduction of negative consequences has been considered.
Geo-ecological risk, ecological damage, reclamation system, negative consequences, control of geo-ecological risks, ecological safety, environmental measures.
Управление экологической безопасностью техноприродных систем — фундаментальная научная проблема, а предупреждение о возникновении различных экологических и геоэкологических опас-
ностей функционирования техноприрод-ных систем, в том числе и мелиоративных, оценка рисков, исследование возможности снижения негативных последствий — важнейшие задачи ученых-экологов.
Для количественной оценки развития негативных последствий при функционировании мелиоративных систем используется понятие «геоэкологические риски». Следует отметить, что большинство методов оценки воздействий мелиоративных объектов на окружающую среду ориентируется на качественную оценку последствий таких воздействий, однако ее необходимо выразить в количественной форме. Для решения этой задачи предлагается использовать методический подход к обеспечению экологической безопасности функционирования с учетом качественной и количественной оценки геоэкологических рисков и их управления. Общепринятый критерий минимизации опасности — риск, т. е. вероятность причинения вреда окружающей среде при антропогенных воздействиях с учетом тяжести этого вреда, определяемый совокупностью двух величин — вероятностью нежелательных процессов этой деятельности и вызываемых ими ущербов.
Под геоэкологическим риском следует понимаеть вероятностную меру опасности или степень вероятности нарушения устойчивости окружающей среды при любых воздействиях, включая хозяйственную деятельность. Автор предлагает использовать показатель обобщенного геэкологического риска, который оценивается по степени риска и значению ущерба. Структура геоэкологического риска Я определяется как вероятность возникновения негативных последствий, вызываемых развитием природно-мелиоративных процессов, приводящих к экологическим ущербам и:
:=1
1=1
(1)
где Р, и — соответственно оценка факторов вероятности возникновения негативных последствий и их ущербов; Ж — вес фактора; ¿, / — число факторов.
При функционировании мелиоративных систем к основным факторам, которые влияют на геоэкологический риск, можно отнести следующие: исходное экологическое состояние при-
родной среды; потенциальную природную устойчивость; масштаб и интенсивность мелиоративных воздействий; стохастичность (неопределенность и гетерогенность) природной среды и погодных условий; надежность мелиоративных сооружений и т. д. Исходя из экспертных оценок и многолетних наблюдений, автором предложен следующий подход к ранжированию вероятности появления негативных последствий при мелиоративном и сельскохозяйственном воздействии: маловероятны при Р < 0,2; возможны при Р = 0,2...0,4; вероятны при Р = 0,4...0,7; весьма вероятны при Р > 0,7.
Расчет геоэкологического риска Я следует проводить для каждого природ-но-мелиоративного процесса [1]:
(2)
где Ь — индекс природно-мелиоративного процесса; / — индекс последствия воздействия негативного процесса; N.. и N. — количество возможных видов последствий мелиоративного воздействия соответственно ¿-го процесса на территории мелиоративной системы и всей совокупности возможных последствий; Ъ. и Ъ.. — коэффициенты значимости соответственно всех возможных /-последствий и последствий ¿-процесса.
После вычисления геоэкологичко-го риска каждого процесса (частного риска) определяется обобщенный геоэкологический риск Яо:
(3)
где Р. — вероятность проявления ¿-процесса; Ъ. — коэффициент значимости ¿-процесса в пределах рассматриваемой территории.
Вероятность возникновения негативных последствий связана со спецификой мелиоративных систем, определяемых их целевым назначением (мелиоративное, гидротехническое, сельскохозяйственное и др.). Такая вероятность определяется набором воздействий на природную среду: орошения, осушения, внесения удобрений, изъятия водных ресурсов и т. д., а также качеством и степенью износа инженерных сооружений. Как правило, понятие ущерба связывается либо с ухудшением состояния или разрушением отдельного компонента природной среды,
46
№ 3' 2009
либо с нарушением нормального режима его функционирования при антропогенных нагрузках и соответствующих потерях. На величину возможного ущерба влияют следующие факторы: интенсивность антропогенных нагрузок; токсичность антропогенных воздействий; ценность экосистем и отдельных компонентов природной среды [2, 3].
Суммарный экологический ущерб природной среде проявляется в виде ухудшения качества водных и земельных ресурсов, деградации почвенного покрова, негативного воздействия на рыбное хозяйство и т. д. и выражается в денежной (стоимостной) форме. В насто-
Оценка вероятности возникнс при мелиорати
ящее время расчеты по стоимостной оценке предотвращенного экологического ущерба (восстановление плодородия почв, очистка коллекторно-дренажных и сбросных вод) проводят в соответствии с «Методическими рекомендациями по оценке эффективности инвестиционных проектов мелиорации сельскохозяйственных земель (РД-АПК 3.00.01.003-03)».
На основе экспертных оценок и статистических данных обобщены результаты исследований и получены количественные величины геоэкологических рисков возникновения негативных последствий и опасностей, возникающих в процессе мелиоративной деятельности (табл. 1).
Таблица 1
ния негативных последствий ом воздействии
Негативные последствия оросительной и осушительной мелиорации Вероятность возникновения негативных последствий
Подъем уровней грунтовых вод 0,8. .1,0
Подтопление земель 0,4. .0,5
Ирригационная эрозия 0,3. .0,4
Вторичное засоление 0,5. .0,6
Деградация почвенного покрова 0,4. .0,6
Потеря органического вещества в почвах 0,5. .0,6
Деструкция торфяной массы 0,4. .0,6
Осадка и сработка торфа 0,4. .0,5
Минерализация торфяников 0,3. .0,4
Дефляция осушенных торфяников 0,3. .0,4
Оседание местности 0,1. .0,3
Основные негативные процессы, которые с высокой долей вероятности возникают при орошении, следующие: подъем уровня грунтовых вод, подтопление и переувлажнение значительных территорий, нарушение устойчивости инженерных сооружений, ухудшение экологических условий и т. д. При осушении и длительном использовании осушенных болот может наблюдаться оседание поверхности земли, сработка торфа и его уплотнение, деструкция торфяной массы, ускоренная дефляция осушенных торфяников, переосушение почв и т. д.
В настоящее время уровень геоэкологических рисков на мелиоративных системах в значительной степени повышается из-за высокой изношенности основных фондов. Поэтому в обеспечении экологической безопасности функ-
ционирования мелиоративных систем приоритетными становятся вопросы управления геоэкологическими рисками (рисковыми ситуациями), которые связаны с прогнозными оценками и разработкой комплексов природоохранных мероприятий по предупреждению и ликвидации негативных последствий.
Под управлением геоэкологическими рисками понимается разработка и обоснование управленческих решений по обоснованию и реализации природоохранных мероприятий — важнейших элементов комплексной мелиорации, позволяющей снизить риск развития неблагоприятных последствий, обеспечить и повысить экологическую безопасность функционирования мелиоративных систем. Основу управления рисками составляют две системы:
система оценки геоэкологического риска и система управления геоэкологическим риском (рисунок).
Идентификация геоэкологического риска возникновения негативных последствий на мелиоративных системах
Определение структуры Построение законов
возможного суммарного —распределения экологического ущерба экологических ущербов
Схема системы управления геоэкологическими рисками
Идентификация геоэкологического риска на основании анализа возможных опасностей позволяет установить состав предполагаемых негативных последствий на мелиоративных системах, появление которых может нанести прямой или косвенный ущерб природной среде. Оценка вероятности проявления негативных процессов, относящихся к категории рисковых, может быть определена статистическими, аналитическими, экспертными методами.
Значимым звеном в системе управления рисками является блок имитационного моделирования, прогнозных расчетов и сценарных исследований, где проводятся предварительные прогнозные оценки изменения состояния отдельных компонентов
5
природной среды и оцениваются различные варианты режимов функционирования.
Структуру возможного экологического ущерба удобно определить в стоимостном или денежном выражении (чаще всего в виде убытка), в состав которого следует включать затраты, связанные с ликвидацией последствий негативных воздействий мелиоративных нагрузок. Устанавливают законы распределения ущербов, типичных для территорий с одинаковыми природными условиями и близкими мелиоративными воздействиями. Например, при орошении подъем уровня грунтовых вод носит безусловный характер и имеет высокую вероятность возникновения (0,8...1,0).
Для установления зоны воздействия опасных процессов на основе выполненных прогнозных расчетов проводят картирование территорий — выделения площади, где предполагается возникновение негативных последствий (подъем уровня грунтовых вод, деградация почв, потеря органического вещества, переувлажнение, набухание, вторичное засоление, слитообразование, загрязнение и т. д.). Для определения количественных характеристик (уровня и масштаба) геоэкологического риска можно использовать результаты картирования территорий с выделением площадей возможного поражения негативными процессами: подтоплением, засолением, сработкой гумуса и т. д. В этой связи можно использовать три вида показателей: показатели среднего риска (математическое ожидание экологического ущерба), показатель максимально приемлемой величины ущерба и показатель допустимой вероятности возникновения экологического ущерба.
В разработку комплекса природоохранных мероприятий (и оценки эффективности их воздействия на геоэко-
№ 3' 2009
I
Имитационное моделирование, сценарные исследования и предварительные прогнозные расчеты изменения состояния компонентов природной среды для оценки
вероятности проявления негативных процессов (поверхностный смыв почв, водный и солевой режим почв, динамика гумуса почв, гидродинамический и гидрохимический режим грунтовых вод, загрязнение почв, грунтовых вод и т.д.)
1 1
логический риск) включаются методы, которые позволяют снизить масштабы проявления негативных последствий мелиоративной деятельности и уменьшить экологический ущерб. Потребность мелиоративных гидротехнических и агротехнических мероприятий определяется результатами прогнозных расчетов изменения экологичес-
приятия направлены на снижение и смягчение нежелательных процессов на мелиоративных системах и прилегающих к ним территориях. Контроль за результатами проведения природоохранных мероприятий должен осуществлять ведением экологомелиоратив-ного мониторинга за состоянием мелиорируемых агроландшафтов.
Геоэкологический риск характеризуется следующими нормативными характеристиками:
кого состояния отдельных компонентов (почв, пород зон аэрации, грунтовых вод и т.д.) и основных свойств почв. Ориентировочный (схематический) состав природоохранных мероприятий, направленных на компенсацию негативных последствий, представлен в табл. 2.
В целом природоохранные меро-
пренебрежимый геоэкологический риск — это минимальный приемлемый риск, который находится на уровне флуктуаций фонового риска или определяется как 1 % от предельно допустимого геоэкологического риска;
приемлемый геоэкологический риск — это риск, уровень которого оправдан с точки зрения экологических, экономических, социальных и других задач;
Таблица 2
Схематический состав компенсационных природоохранных мероприятий
Компоненты Негативные процессы и последствия Природоохранные мероприятия
Почвы Уплотнение Глубокая вспашка и рыхление
Эрозия почв Комплекс агротехнических и мелиоративных мероприятий. Замена способов орошения и техники полива
Сработка гумуса Внесение органических и минеральных удобрений
Засоление Капитальные и эксплуатационные промывки
Осолонцевание Промывной режим орошения. Внесение кальций содержащих мелиорантов. Улучшение качества оросительной воды
Изменение кислотности Внесение гипса и других кальцийсодержащих мелиорантов
Загрязнение Детоксикация, химическая мелиорация и рекультивация загрязненных почв
Поверхностные воды Ухудшение качества Очистка и восстановление качества
Загрязнение Деминерализация (обратный осмос, ионный обмен, дистилляция), детоксикация
Грунтовые воды Подъем уровней грунтовых вод, подтопление и заболачивание Мероприятия по снижение ирригационного питания, дренаж, планировка
Загрязнение Деминерализация и детоксикация в зависимости от целей использования. Снижение инфильтрационной нагрузки. Нормирование внесения минеральных удобрений и агрохимикатов
Дренажно-сбросные воды Загрязнение и ухудшение качества Утилизация (отвод, химическая переработка, сброс, закачка и т.д.), очистка (денитрификация, биологическая очистка), почвенно-грунтовая доочистка
Инженерные сооружения Физический износ Текущий ремонт и своевременное повышение надежности эксплуатации инженерных сооружений
предельно допустимый геоэкологический риск — максимальный уровень приемлемого риска, который определяется по всей совокупности негативных процессов и не должен повышаться.
Таким образом, качественная и количественная оценка геоэкологических рисков, выявление наиболее вероятных и опасных рисков и предупреждающий характер природоохранных мероприятий — все эти факторы позволяют уменьшить экологический ущерб и сократить непредвиденные затраты. Управление геоэкологическими рисками и реализация компенсационных мероприятий по их снижению — эффективное средство обеспечения и повышения экологической безопасности функционирования мелиоративных систем и значимый современный инструмент управления охраной окружающей среды.
Список литературы 1. Карпенко, Н. П. Экологическая безо-
пасность мелиоративных систем [Текст] / Н. П. Карпенко, Д. А. Манукьян // Вопросы мелиорации. — М. : ЦНТИ «Мели-оводинформ». — № 1-2. — 2000. — С. 26-33.
2. Карпенко, Н. П. Количественные методы оценки экологической безопасности природной среды [Текст] / Н. П. Карпенко, Д. А. Манукьян, М. Г. Фуругян // Проблемы управления безопасностью сложных систем : материалы IX Международной конференции. — М. : Институт проблем управления РАН, 2001. — С. 312-315.
3. Айдаров, А. П. Методология и качественная оценка экологической безопасности функционирования природно-антропогенных систем [Текст] / И. П. Айдаров, Н. П. Карпенко, Д. А. Манукьян // Доклады РАСХН. — 2003. — № 3. — С. 32-36.
Материал поступил в редакцию 10.02.09. Карпенко Нина Петровна, доктор технических наук, профессор кафедры «Геология и гидрогеология» Тел. 8 (495) 976-38-41 E-mail: karpenko@vniigim.ru
50
№ 3' 2009
