Визначення рівнів екологічної безпеки в техногенно навантажених регіонах України

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

визначення рівнів екологічної безпеки в техногенно навантажених регіонах України

М.В. Мажаров, І.І. Клімкіна, Институт проблем природопользования и экологии НАН Украины; А.І. Горова, Національний гірничий університет

Анотація

Проаналізовано результати біотестування і дані медико-соціальной статистики окремих техногенно навантажених міст і смт. Нікіта. Показано, що для таких регіонів існує можливість розробити і впровадити систему оцінок рівня екологічної безпеки, яка дозволяє визначати екологічну ємність території з точки зору можливих негативних антропогених впливів на біоту і людину.

Аннотация

Проанализированы результаты биотестирования и данные медико-социальной статистики по отдельным техногенно нагруженным городам и пгт. Никита. Установлено, что для таких регионов существует возможность разработки и внедрения системы оценок уровня экологической безопасности, которая позволяет определить экологическую емкость территории с точки зрения возможных негативных антропогенных воздействий на биоту и человека.

Abstract

Biological testing results and medical-social statistics data of industrial towns and nikita settlement were analyzed. It was determined that there exists a possibility to develop and to implement the level estimation system of ecological safety, which allows to calculate the ecological capacity of the territory from point of view of possible negative anthropogenic impact onto biota and people.

Необхідність і невідворотність переходу сучасних світових і регіональних систем господарювання до інших, стійких форм життєдіяльності обумовлено передусім тим, що існуюча індустріальна цивілізація спирається на інтенсивне використання обмежених запасів викопних мінерально-сировинних ресурсів. Більш того, надзвичайно обмеженими є можливості природно - техногенного середовища акумулювати індустріальні відходи, залишаючись прийнятно безпечним для людини та біоти. Загально визнаним є той факт, що сучасні домінуючі форми життєдіяльності ставлять під сумнів невід'ємне право наступних поколіть користатись такім ж самими можливостями щодо отримання соціальних благ і рівня безпеки навколишнього середовища, який ми маємо зараз [1-3].

Альтернативою тупиковому розвитку сучасної цивілізації вважається перехід до сталого розвитку. Проголошуються принципи рівних можливостей для всіх наступних генерацій, ставиться безпрецендентне завдання забезпечення безпечного і сталого розвитку на віддалену перспективу. Безумовно, що назрілі перетворення означатимуть корені зміни усталених форм взаємовідносин сучасної людини до навколишнього природного середовища та управління безпекою життєдіяльності.

Зараз ні у кого не викликає сумніву, що біосфера Землі, включно з людиною і штучно створеною нею техносферою, являє собою відкриту систему, яка має багато елементів, що знаходяться у тісній взаємодії між собою та неживою природою. Взаємодія між біотою, людиною, техносферою і абіотичною складовою регулюється різноманітними як за силою, так і за характером зв'язками. Тому до неї можна застосувати загальні наукові підходи системного аналізу.

Основу такого підходу було розроблено, зокрема, в класичній роботі фон Берталанффі “Теорія відкритих систем у фізиці та біології” (1950 р.). Відкрита система, якою є і найменша клітина і біосфера в цілому існую лише за умов постійного обміну з навколишнім середовищем енергією, речовиною та інформацією. Головною властивістю незайманої біосфери Землі була здатність до саморегуляції та самовідтворення яка відпрацьовувалась мільйонами років еволюційного розвитку біологічної форми існування життя. Вихід людини за межи суто біологічних форм регульованого існування у складі біосфери і створення штучної керованої на свій розсуд техносфери спричинили:

- по-перше, до створення незрівнянно сприятливих умов розвитку людини як окремого біологічного різновиду з виникненням в останньому столітті такого явища як демографічний вибух;

- по-друге, до порушення матеріально-енергетичного балансу в біосфері і виходу останньої зі стану саморегуляції за рахунок дестабілізуючого впливу керованої людиною техносфери.

Аналіз відомих наукових досліджень дозволяє дійти висновку, що невирішеними залишаються низка актуальних для сучасності проблем сталого розвитку. Зокрема, це стосується проблеми об'єктивної оцінки рівня екологічної безпеки і розрахунку екологічної ємності техногенно навантажених територій.

Дане дослідження має на меті показати можливість розробки і впровадження в практику управління методологічних підходів до оцінки рівня екологічної безпеки на окремих техногенно навантажених територіях України, яке створює об'єктивну основу для визначення їх екологічної ємності і базується на біометричному аналізі даних біоіндикаторних досліджень і медико-соціальної статистики.

Головна науково-практична проблема полягає в тому, що сучасна біосфера являє собою складну біологічно0техносферну відкриту систему, яка перебуває під спільним управлінням, як природної складової, так і людини, знаходячись у швидко текучому перехідному періоді. Вийшовши із довготривалого усталеного розвитку з суто природно-біологічною рівновагою вона зусиллями людства спрямовується до нового стану рівноваги. Такі системи в рамках природничих наук ефективно досліджуються засобами теорії системного аналізу і так званої теорії катастроф [5,6].

У зв'язку з цим виникає потреба у комплексній оцінці стану екологічної безпеки такої багатовимірної системи як біосфера включно з людиною. Природно, що така оцінка може бути створена тільки на основі системного підходу з використанням ефективних підходів системного аналізу і методів біоіндикації для оцінки стану навколишнього середовища [4]. Розробка такої оцінки дозволить всебічно охопити таке різнопланове і багатовимірне явище як сучасна біосфера, її стан з точки зору екологічної безпеки і цілеспрямовано корегувати виробничу діяльність задля гармонійного розвитку і зменшення негативних впливів такої діяльності на людину та біоту.

Серед головних принципів функціонуван-ня відкритих систем для біотехносферної визначальним є принцип рівних кінцевих станів. У відповідності з цим принципом відкрита система може досягти одного і того ж кінцевого стану незалежно від початкових умов і різними шляхами. Кількість кінцевих станів значно скорочується у відповідності до способу регуляції і контролю, який реалізовується в системі управління. Тобто, вирішальну роль в розвитку біотехносфери в цілому, як окремих видів біоти в її складі, відіграють програмні установки і можливості систем самоуправління і регулювання [7,8]. Основні риси системи управління біотехносферою можна представити наступною функціональною схемою - рис. 1.

На цьому рисунку жирними стрілками позначено матеріальні ресурсно-відходні потоки, на відміну від контрольно-регулюючих, що позначені звичайними стрілками.

Головний висновок, який випливає із аналізу сучасного стану розвитку біотехносфери і тих перешкод, які треба подолати при переході до сталого розвитку, це недосконалість системи управління біотехносферними процесами і передусім, управління станом екологічної безпеки. Якщо управління економічними процесами повністю підпорядковано умовам конкурентної боротьби (контур на рис. 1), на зразок природного відбору серед біоти, і здійснює визначальний вплив на управління ресурсами (контур на рис. 1), то управління екологічною безпекою не набуло того самостійного і впливово значення, якого вимагає сучасний стан і загрозливі перспективи розвитку біотехносферних процесів.

Рисунок 1. Схема самоуправління і регулювання біотехносфери

Економічна конкуренція відіграє таку ж саму роль у техносферному управлінні, що і природній відбір у біосфері, тобто, є безумовним і постійним чинником впливу. Інша ситуація в управлінні екологічною безпекою, яке здебільшого зорієнтовано на ліквідацію аварійних станів по факту перевищення гранично допустимих рівнів. Воно не ґрунтується на розвиненій системі оцінок і нормувань екологічної ємності. Остання ж може бути визначена за рівнем екологічної безпеки.

Таким чином, важливою передумовою переходу до сталого розвитку є створення і впровадження завершеної системи управління екологічною безпекою, що базується на системних оцінках і нормативах рівня екологічної безпеки, яка може бути інтегрованою до складу загальної біотехносферної системи управління і саморегулювання.

При створенні та впровадженні систем управління екологічною безпекою важливою умовою їх ефективності є те, що ціліспрямованість і зміст управлінських рішень повинен об'єктивно і адекватно відбивати ті умови, зокрема стан екологічної безпеки, на покращення яких вони спрямовані.

У зв'язку з цим ключового значення набуває інформаційне забезпечення такої системи, яке повинно:

- по-перше, об'єктивно, достатньо повно і достовірно відображати таке складне і різнопланове явище як стан екологічної безпеки, що формується значною кількістю, як взаємопов'язаних, так і незалежних чинників техногенного і природного походження. І тут незамінними за своїми можливостями і сутністю стають дані біоіндикаційних досліджень, що можна отримати за допомогою певного набору біотестів і дані медико-соціальної статистики, що характеризують стан здоров'я (захворюваності) людей на популяційному рівні;

- по-друге, передбачати застосування системної оцінки отриманої інформації, яка базується на виконанні послідовних процедур аналізу і синтезу внутрішніх зв'язків між окремими елементами біотехносфери. Тобто, системний аналіз стає невід'ємною складовою загальною процедури управління біотехносферою.

Оцінка стану екологічної безпеки на території за показниками біоіндикації та соціо-медичними показниками захворюваності населення, які відносяться до показників популяційного рівня, здійснюється через низку послідовних взаємопов'язаних кроків обумовлених науково-методологічними процедурами аналізу і синтезу внутрішніх причинно-наслідкових системних зв'язків.

Така процедура передбачає:

1) проведення вимірювання показників певного набору біоіндикаторних тестів і цільовий збір медико-статистичних даних, що стосуються стану біологічних об'єктів у зв'язку з впливом на них чинників навколишнього середовища, з метою створення вхідної бази даних;

2) проведення оцінки даних дослідження, яка передбачає приведення отриманих даних до нормалізованого вигляду, в діапазоні [0-1], з використанням експертно розробленої відносної шкали оцінок;

3) проведення координації (визначення місця) отриманих и оброблених даних в розробленій лінійній ієрархічний структурі зведених показників, що відображає напрями і структуру причинно-наслідкових зв'язків у біотехносферній системі;

4) проведення розрахунку узагальнюючих агрегованих показників верхнього рівня і інтегрального показника стану екологічної безпеки на території з використанням, а при необхідності і з додатковою розробкою, вагових коефіцієнтів значимості, які відображають стан і силу причинно-наслідкових зв'язків в аналізованій біотехносферній системі;

5) проведення аналізу отриманих результатів за даними проміжних інформативних агрегованих показників і результуючого інтегрального показника, з метою розробки на його основі рекомендацій щодо цільового і ефективного управління екологічною ситуацією, покращення стану екологічної безпеки.

Зауважимо, що всі ці етапи утворюють єдину послідовність взаємопов'язаних і взаємоузгоджених кроків-процедур по створенню системних узагальнених оцінок стану екологічної безпеки і спрямовані на виконання цільових завдань ефективного управляння екологічною безпекою на території.

Розглянемо і проаналізуємо із зазначеної позицій дані біотестування і медико-соціального обстеженню окремих техногенно навантажених міст України і смт. Нікіта, які представлено в роботі [9] (експериментальні дані А.І. Горової та І.І. Клімкіної).

Тут наведено достатньо представницький масив даних, який охоплює 6 міст України, деякі протягом декількох років, за 7-ма найінформативнішими показниками, що відбивають стан екологічної безпеки (таблиця 1). Об'єктами дослідження є: м. Жовті Води, станом на 1998, 1999 роки; м. Дніпропетровськ, станом на 1992, 1994, 2000 роки; м. Марганець, станом на 1996 рік; м. Чернівці, станом на 1996 рік; м. Червоноград, станом на 1996 рік; смт. Нікіта, станом на 1993 і 1999 роки.

Смт. Нікіта в наведеному дослідженні виступає у якості чистої території, яка не має власного, або безпосередньо наближеного до нього техногенного впливу.

Показниками, що відображають стан екологічної безпеки на дослідних територіях, є умовні показники пошкодження (УПП) за наступних даними: М_яд - частота проявів мікроядерних фрагментів у клітинах слизової оболонки ротової порожнини дітей дошкільного віку; Ст_пил - частота проявів стерильності пилку фітоіндикаторів; Хр_ абер - частота проявів хромосомних аберацій хромосом клітин кореневої меристеми Allium cepa L.; Вр_аном - частота вроджених аномалій розвитку; Дит_нов - поширеність новоутворень у популяції дитячого населення; Дор_нов - поширеність новоутворень у популяції дорослого населення; Дит_см - рівень смертності дітей у віці до 1-го року.

Таблиця 1. Дані УПП за результатами біотестування і аналізу екологозалежної захворюваності по техногенно навантаженим містам України і смт. Нікіта

Ці дані було досліджено за допомогою методів кореляційного і регресивного аналізу з метою виявлення універсальних закономірностей поведінки різних біотестів. При цьому було встановлено, що окремі УПП задовольняють рівнянням регресій на суттєво високому рівня детермінації. Так четвірка УПП {М_ЯД, СТ_ПИЛ, ВР_АНОМ, НОВ_ДИТ} пов'язана наступними залежностями:

,

де показники коефіцієнтів детермінації сягають значень: 0,92; 0,86 і 0,79 відповідно. Лінії регресивних рівнянь представлено на рисунках 2-4.

Рисунок 2. Лінія регресії М_ЯД(СТ_ПИЛ)

Тісний, майже детерміністичний, зв'язок між УПП, які представляють різні прояви біологічних відгуків, можна вважати показником універсального характеру реакції біоти на стан екологічної безпеки, що зумовлений єдиною природою клітинної будови і універсальністю внутрішньо клітинних механізмів захисту від дії ксенобіотиків техногенного і природного походження.

Рисунок 3. Лінія регресії ВР_АНОМ(СТ_ПИЛ)

Рисунок 4. Лінія регресії НОВ_ДИТ(СТ_ПИЛ)

Важливим моментом є те, що-якщо зв'язок між проявами М_ЯД і СТ_ПИЛ це зв'язок на суто клітинному рівні між біологічними об'єктами різних царств, то зв'язок між ними і ВР_АНОМ та НОВ_ДИТ поєднує клітини прояви з популяційним рівнем організації біоти. Таким чином, за певних умов, коли попередні дані підтверджують відповідну можливість, тобто входження об'єкта дослідження до генеральної сукупності даних таблиці 1, будь-який з чотирьох вище приведених УПП, або всю їх сукупність, можна використовувати у якості універсального покажчика рівня екологічної безпеки на території, розробивши шкалу відповідних оцінок (рисунок 5).

Рисунок 5. Універсальна шкала оцінок рівня екологічної безпеки на основі біотесту М_ЯД

Універсальну шкалу оцінок стану екологічної безпеки розроблено виходячи із наступних положень:

1) безпечний рівень визначається на результатами біотестування умовно чистої території - смт. Нікіта (М_ЯД=0,050);

2) кризовий рівень визначається за результатами біотестування офіційно визнаної екологічно кризової території - м. Жовті Води (М_ЯД=0,600);

3) проміжні значення поділено на чотири зони: прийнятну, підвищену, високу і кризову за відповідними функціями щільності приналежності;

4) рівень покажчика М_ЯД0,050 визначається як рівень екологічної безпеки 1, а М_ЯД0,750, як рівень екологічної безпеки 0. Всі інші значення покажчика відповідають проміжним від 0 до 1 значенням рівня екологічної безпеки.

Так, наприклад, екологічний стан м. Дніпропетровська в 2000 році (М_ЯД=0,483) відповідає рівню екологічної безпеки 0,38 - високий рівень небезпеки з деякими ознаками кризового.

Висновки і рекомендації

Існує можливість для деяких техногенно навантажених регіонів України охоплених дослідженнями з біоітестування та медико-соціального моніторингу розробити і впровадити систему оцінки рівня екологічної безпеки, яка дозволяє визначати екологічну ємність території з точки зору можливості сприйняття негативних впливів на біоту і людину. Така система є необхідною складовою загальної системи управління біотехносферними процесами в умовах переходу до сталого розвитку.

екологічний безпека антропогений

Перелік посилань

1. Повестка дня на XXI век. - М.: СоЭС, 1998. - 218 с.

2. J.H. Spangenberg. The Study. Towards Sustainable Europe.- Wuppertal: Wuppertal Institute, 1995. -268 p.

3. Глобализация или устойчивое развитие/ Забелин С., Кортен Д., Медоуз Д., Норберг-Ходж Х., Шуберт К.- М.: СоЭС, 1998. - 85 с.

4. Горовая А.И., Бобырь Л.Ф., Скворцова Т.В., Дигурко В.М., Климкина И.И. Методологические аспекты оценки мутагенного фона и генетического риска для человека и биоты от действия мутагенных экологических факторов // Цитология и генетика.-1996. - Т.30. - № 6.- С.78-86.

5. Анатомия кризисов/Отв. ред. В.М.Котляков. М.: Наука, 1999.- 239с.

6. Карташев В.А. Система систем. Очерки общей теории и методологии. - М.: Прогресс-академия, 1995. - 415 с.

7. Голубець М.А. Екосистемологія. - Львів: Поллі, 2000. -316 с.

8. Голубець М.А. Від біосфери до соціосфери. - Львів: Поллі, 1997. - 256 с.

9. Горова А.І., Мажаров М.В., Клімкіна І.І. Еколого-генетична небезпека для людини та її прогноз як складова щодо забезпечення переходу регіонів до сталого розвитку // Сборник научных трудов Национального горного университета. - Днепропетровск, 2002. - № 14.- Т.1.- С. 167-175.

Размещено на Allbest.ru