Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 504:62:330:36.001.8

Інститут проблем природокористування та екології НАНУ, Україна

До питання екологічної безпеки в контексті сталого розвитку регіонів: методологічні засади

В.Б. Хазан

Анотація

екологічний безпека сталий динамічний

Аналізується питання екологічної безпеки в контексті сталого розвитку. Екологічна безпека зображується в матричному вигляді. Пропонується шлях визначення основних елементів і інтегрального показника сталого розвитку. Надаються приклади статистичного і динамічного підходів до визначення окремих показників.

Аннотация

Анализируется проблема экологической безопасности в контексте устойчивого развития. Экологическая безопасность представляется в матричном виде. Предложен путь определения основных элементов интегрального показателя устойчивого развития. Даны примеры статистического и динамического подходов к определению отдельных показателей.

Annotation

The issue of ecological safety is analyzed in a context of Sustainable Development. Ecological safety is presented as a matrix. A way to determine main elements and integral index of Sustainable Development is proposed. Examples of statistic and dynamic approaches to determine select indices are given.

Термін „sustainable development”, який у вітчизняних офіційних документах перекладається зараз як „сталий розвиток”, було офіційно затверджено на міжнародному рівні, виходячи з доповіді Міжнародної комісії з довкілля і розвитку, що була створена Організацією Об'єднаних Націй в 1983 р. („комісія Брутланд”). У підсумковому документі цієї комісії визначено, що „сталий розвиток - це такий розвиток суспільства, за якого задоволення потреб теперішніх поколінь не має ставити під загрозу можливості майбутніх поколінь задовольняти свої потреби” [1]. Сам цей термін вперше офіційно було застосовано на Стокгольмській конференції з проблем оточуючого середовища в 1972 р. (коли представники 113 країн вперше зібралися на подібну зустріч) генеральним секретарем профільної комісії ООН Морісом Стронгом. В науковій літературі цей термін, став активно вживатися з 1980 року [2] (наголос робився на необхідності підтримки рівноваги екосистем за умов будь-якого підвищення якості життя). Тому слушно, говорячи про „сталий розвиток”, мати на увазі саме „екосталий розвиток”.Щодо ідеї сталого розвитку, то її можна вважати за ідеальну модель розвитку, яка має орієнтувати дороговкази розвитку суспільства. Тому й принципово важливим є вибір тих елементів, які мають відігравати роль цих дороговказів, керованих ідеєю сталого розвитку.

Проблеми безпеки життєдіяльності історично розглядалися у різних наукових дисциплінах. Тому термін „екологічна безпека” визначається різними дослідниками в залежності від їх фаху і напрямку діяльності. Для інтегрованої науки, на яку має спиратися стратегія сталого розвитку, необхідно визначити адекватне розуміння екологічної безпеки. Зауважимо, що навіть в основних матеріалах з цього питання, якими офіційно користуються в Україні [3-7] визначення цього терміну значно відрізняються між собою.

Слово „безпека” в сучасній українській мові означає „стан, коли кому- , чому-небудь, ніщо не загрожує...”[8]. Звичайно, в реальній життєдіяльності маємо справу не з абсолютною безпекою, а з її певним рівнем.

Термін „екологія”, враховуючи його розуміння в [4, 5, 9-11] означає науку, що вивчає взаємовідносини живих організмів та їх угрупувань (спільнот) між собою та оточуючим середовищем. З цього визначення походить наступне: а) екологія має вивчати надорганізмені системи всіх рівнів; б) екологія є інтегральною наукою, яка має інтегрувати (а не просто еклектично поєднувати) різні типи наук (природничі, соціальні, концептуальні та інші [12]), на феноменологічному, теоретичному та методологічному рівнях [13]. В роботі [3] при визначенні терміна „екологія” наголос робиться на виділенні центрального члену аналізу. Вважаємо такий підхід безперечно важливим, але подібне виділення (яке можна інтерпретувати як поділ на джерело і об'єкт впливу), на нашу думку, треба здійснювати вже при вирішенні конкретних завдань (тобто воно має відноситися до методу, а не до визначення терміну).

В екологічній безпеці, як в одному з найважливіших завдань сталого розвитку, будемо розрізняти джерело небезпеки і об'єкт на який вона спрямована. Таким джерелом можуть бути: - всі процеси в біосфері; - антропогенна діяльність; - техногенна діяльність. Аналогічними є і об'єкти впливу вище названих процесів: - біосфера; - людство як біологічний вид; - людство як інтелектуальна спільнота.

Очевидно, що і , тому відокремимо в і відповідну частину, що відноситься до неантропогенних процесів і частину, що не пов'язана з людською спільнотою ; в і відповідно - частину, що не пов'язана з технічною діяльністю і частину, що не пов'язана з інтелектуальнім аспектом людської спільноти . Тоді одержуємо матрицю, яка представляє різні аспекти екологічної безпеки:

(1)

Наведемо деякі приклади значення елементів в (1):

- виверження вулканів у безлюдних місцях;

- антропогенне опустелювання;

- техногенна зміна клімату;

- цунамі на населеному узбережжі;

- побутове забруднення водоймищ;

- промислове забруднення повітря;

- землетрус у інформаційному центрі;

- вандалізм у цивілізованому місті;

- негативний техногенний вплив на мозок людини.

Вважаємо вкрай важливим детальний аналіз як специфіки елементів в (1), так і взаємозв'язку між ними

Показником „сталості розвитку” можна вважати ту кількість антропогенної зміни стану довкілля, яка здійснюється для формування одиниці рівня соціального розвитку. Вважаємо, що результат антропогенного впливу на довкілля складається з трьох основних елементів:

1) споживання природних ресурсів;

2) забруднення (або відновлення) довкілля, а також деформація (або відновлення) ландшафту;

3) ризик техногенних катастроф.

Таким чином, в якості міри сталості розвитку громади на території можна запропонувати показник узагальненої (антропогенної) витратності індексу соціального розвитку за період часу від до .

де - функціонал згортання;

- показник інтенсивності вилучення природних ресурсів з довкілля (показник інтенсивності ресурсоспоживання);

Ф - функціонал від функції зміни природного стану (узагальненої деформації) довкілля;

- показник ризику техногенної катастрофи;

- індекс соціального розвитку, що запропонований в [14, 15].

Верхній індекс вказує на відповідний часовий інтервал, нижній індекс означає, що одержані чисельні значення проектуються на нормовану шкалу.

Показник можна також вважати узагальненою собівартістю природокористування. Зворотне його значення можна назвати узагальненою ефективністю природокористування.

Показник інтенсивності ресурсоспоживання можемо представити як:

(3)

де - маса і-го ресурсу, що споживається у процесі природокористування, кг;

- загальна маса номінального запасу і-го ресурсу у регіоні, що розглядається, кг;

- доля вторинного використання і-го ресурсу;

- поточний час, сек..

Показник узагальненого деформування (зміни) природного стану довкілля можна представити як:

(4)

де - рівень питомої шкоди довкіллю або відновлення довкілля за рахунок -го чинника 1/кг (наприклад, показник токсичності);

- маса -го чинника у і-му ресурсі природокористування, що виділяється у довкілля під час природокористування, кг;

- маса -го чинника у і-му ресурсі, що виділяється із вже накопичених раніше відходів у довкілля, кг.

Ясно, що для кожного періоду має бути справедливим рівняння:

, (5)

де - початковий момент використання і-го ресурсу на території;

- доля -го компоненту у і-му ресурсу, що надходить у довкілля;

- доля -го компоненту у і-му ресурсу, що накопичується під час природокористування.

Показник ризику техногенної катастрофи (аварії) за період [] визначимо як

,(6)

де - масштабний показник можливої катастрофи (аварії);

- щільність вірогідності катастрофи.

У значно спрощеному вигляді і лінійному наближенні запропонований вище показник міг би виглядати так:

(7)

де - коефіцієнт поточної економічно-фінансової кон'юнктури відносно і-го ресурсу.

Далі проаналізуємо складові показника , значення якого при переході до сталого розвитку мають увійти до інтервалу [0; ], де - граничне значення узагальненої собівартості природокористування для сталого розвитку. Для цього розглянемо рівняння (1-6).

Значення показника ресурсоспоживання і природокористування взагалі у перебігу сталого розвитку мають знаходитися у межах багатомірного обсягу, що сформовано в екологічному (ресурсному) просторі. Останній будується на реперах, що відповідають інтенсивності споживання основних найпоказовіших видів матеріальних або енергетичних ресурсів природокористування [16].

Економічно-фінансова кон'юнктура, яка може помітно впливати на поточну цінність ресурсу, що споживається, залежить від типу і рівня технологічної складової виробництва, розподілу ресурсу між країнами, природних або штучно викликаних потреб суспільства, системою і змістом міжнародної торгівлі, екологічних обмежень, політичної ситуації тощо. Визначення цього фактора має бути предметом спеціального дослідження.

Розглянемо тепер показник . Його було б зручно розглянути, формуючи обсяг у багатомірному просторі, де реперами є шкали показників природного стану всіх елементів біосфери для всіх значущих компонентів. В такому просторі, який можна назвати довкільним, зазначений віртуальний обсяг утворюється точками які відповідають природному стану території, що розглядається. Точка нульова для всіх реперів відповідатиме повному виснаженню природних властивостей визначеного елементу біосфери щодо даного компоненту. Така формалізація дозволить інтегрувати всі показники довкілля до однієї моделі, розглядати відхилення стану та змісту біосфери, як механічну деформацію суцільного середовища і математично представляти антропогенний вплив на довкілля, як багатомірне механічне навантаження. Необоротні зміни стану довкілля в такому разі можна ототожнювати з необоротною деформацією суцільного простору. Сталий розвиток в цій формалізації обмежується значенням зовнішнього навантаження, які спричиняють лише пружну деформацію довкільного простору. Звичайно, що це узагальнене поняття деформації віддзеркалює зміну складу, структури і форми елементів довкілля (наприклад, забруднення довкілля, зменшення біорізноманіття, зміни ландшафту тощо).

Що стосується показника , то він може, у першому наближенні, дорівнювати (у разі забруднення довкілля) показнику токсичності відходів, який акумулює в собі значну практичну інформацію щодо їх впливу на довкілля і здоров'я людини. Більш точне врахування впливу забруднення на довкілля і на стан здоров'я населення можна здійснити через аналіз зміни показників довкілля регіону з одного боку та динаміки кількості хворих в цьому регіоні на екологічні хвороби з іншого боку. Велику роботу в цьому напрямку проведено в Дніпропетровській медичній академії [17].

Здійснений нами підхід до цієї проблеми спирається на кореляційний аналіз статистичних даних по забрудненню елементів біосфери певними забруднювачами і кількістю рівня захворюваності населення за певний період на певній території. Важливим є врахування кумуляції забруднювачів організмом людини протягом визначеного періоду.

В найпростішому випадку лінійного наближення можна розглянути залежність

, (8)

де - рівні захворювання населення у p-му регіоні за q-й період спостереження;

- постійна величина для p-го регіону, що характеризує супутні фактори;

- коефіцієнти регресії, щодо і-го забруднювача, що мають бути визначені;

- величини концентрації і-го забруднювача у p-му регіоні за q-й період.

Співвідношення між статистикою захворювань, що спостерігаються і їх теоретично розрахованою величиною (7) можна виразити як:

(9)

де - рівні захворювань, що спостерігаються;

- загальна кількість забруднювачів;

- загальна кількість регіонів які досліджуються;

- сумарна кількість часових періодів.

Коефіцієнти у (8, 9) визначаються з системи рівнянь:

Якщо індексами і та j позначити відповідно вид забруднення та захворювання, то врешті одержимо співвідношення типу

 (10)

В (10) використовуємо коефіцієнт еластичності, який наразі має вигляд:

де - теоретична функція зв'язку між частотою захворювання і видом забруднення;

- пересічне значення захворюваності по даному чиннику.

Згідно вище викладеної методики в ІППЕ НАН України було створено програму [18]. Розрахунки з її використання показали високу збіжність і можливість прогнозування впливу забруднень на стан здоров'я населення. Звичайно для коректності глибини досліджень необхідно чітко виділяти групи населення , групи екологозалежних захворювань, обґрунтувати методи відбору або одержання статистичних даних.

Перейдемо тепер до оцінки інтенсивності забруднення оточуючого середовища. Елемент в (2, 4, 7), що представляє розповсюдження відходів включає в собі дві частини - забруднення від поточних скидів та викидів і забруднення від накопичених відходів. Для оцінки параметрів забруднення довкілля від скидів і викидів вже побудовано низку моделей. Тому тут зупинимося на можливості оцінки забруднення від накопичених відходів.

З врахуванням теоретичних та експериментальних досліджень [19-21] нами розроблено аналітичну модель розповсюдження забруднення гідросфери, яка дає результати, що добре співпадають з результатами обрахування подібних процесів за допомогою чисельних моделей. Зауважимо, що саме аналітичні моделі значно краще адаптуються у більш загальні моделі типу (2).

Із згаданої вище моделі, що детально описана нами в [22], зокрема можна одержати, що для значних скупчень рідких або напіврідких відходів у стаціонарному режимі забруднення водоносних горизонтів, зона забруднення може бути оцінена по формулі:

, (11)

де - відстань розповсюдження забруднень від границі накопичених відходів, м;

, - щільність, відповідно матеріалу відходів і підземних вод, що забруднюються, ,

- коефіцієнт фільтрації ґрунту;

- висота шару накопичених відходів, м;

- потужність водоносного шару, м;

- ухил природного потоку підземних вод.

,

де - характерний лінійний розмір скупчення відходів, м.

Для визначення зони забруднення атмосфери, а також поверхні ґрунту, з боку накопичених відходів нами запропонована залежність.

, (12)

де - розмір зони забруднення атмосфери і поверхні ґрунту, що спричинене сховищем відходів, м;

- горизонтальна складова швидкості атмосферних потоків, що здувають матеріал зі сховищ, м/с;

- висота підняття частинок, м;

- коефіцієнт розмірності ();

- середня довжина вільного пробігу частинок в атмосфері, м;

- середній лінійний розмір частинок відходів, м;

- прискорення вільного падіння, ;

- щільність частинок ;

- щільність атмосфери .

При одержанні (12) використано теорію Стокса і з врахуванням поправок Кенингема [23]. Для частинок розміром більш ніж 10 мм є можливим перехід до моделі суцільного середовища. Тоді

,

де і ,

і - відповідно коефіцієнти внутрішнього і зовнішнього тертя матеріалу накопичених відходів.

Надалі доля частинок забруднення з боку накопичених відходів є еквівалентна долі аналогічного забруднення з боку викидів. Тому надалі можна користуватися моделями, представленими в [14, 24].

Викладені вище результати досліджень мають сприяти розробці системної методології оцінки екологічної безпеки в контексті сталого розвитку (аналіз місця екологічної небезпеки серед інших типів небезпек див. в [25]). Суть застосування цих результатів до вирішення означеної проблеми - в оцінці ризику переходу характерних величин за межі, що відповідають сталому розвитку у математичних просторах, про які йшлося вище (звичайно, запропонований формалізм не виключає інших, можливо більш ефективних, представлень проблеми). Такими величинами мають бути елементи рівняння (2): - відповідальні: за стан ресурсів, стан довкілля, техногенну аварійність і соціальний розвиток.

Для оцінки величини безпеки щодо кожного з цих елементів запропоновано підхід, оснований на принципах: з одного боку - теорії вірогідності, а з іншого - математичної статистики на базі статистичних рядів і можливих сценаріїв розвитку (його детальне викладення - предмет окремих статей). При цьому величину безпеки визначено як матрицю:

,

де - нормована величина ризику відносно сталого розвитку з боку елементів матриці (1).

Оцінка поточних координат відносно межі (еко)сталості на кожному з елементів в (2) базується на даних статистичного та/або прогнозного характеру в залежності від сценарію розвитку, що розглядається. Для цього на наш погляд доцільним є використання формалізму екологічного (ресурсного) та довкільного просторів. Такий аналіз сприятиме визначенню необхідного рівня переходу до сталого розвитку по кожній з названих вище компонент. Достатній рівень досягнення сталого розвитку можна оцінити завдяки узагальненому показнику , який має знаходитися в межах прийнятної ціни соціального розвитку (). Вище були наведені приклади використання статистичної і динамічної моделей для розрахунків складових загальних моделей (відповідно при обчисленні впливу забруднень на здоров'я і визначення зони забруднення). Якщо поточний рівень досліджень ще не дозволяє використати подібні моделі можна застосовувати описові або феноменологічні підходи - наприклад, коефіцієнт токсичності для оцінки впливу забруднення на здоров'я та фактичні дані щодо їх розповсюдження. Звичайно, більш системні і детальні дослідження уможливлять більш обґрунтовану і точну оцінку рівня екологічної безпеки території в контексті сталого розвитку.

Перелік посилань

1. Brundtland G.H. Opening Address to the Seventh Meeting of the World Commission on Environment and Development// World Commission on Environment and Development.-New York, UN Edition, 1986.-21 p.

2. Conservation Strategy: Living resources conservation for sustainable development.-Zerland, IUCN,1980.-134p.

3. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. - М.: Мысль, 1990. - 638 с.

4. Словарь-справочник по экологии /К.М. Сытник, А.В.Брайон, А.Б. Гордецкий, А.П.Брайон. - К., Наукова думка, 1994. - 666 с.

5. Экологический словарь / В.В.Преждо, Г.А.Ткач, И.С.Кратенко,Ф.В. Кивва, В.В.Шило. - Харьков, ХДАМГ Міносвіти України, 1999. - 416 с.

6. Безпечність промислових підприємств: ДСТУ 2156-93. - Держстандарт України, 1994.

7. Про заходи щодо поліпшення якості дисертаційних робіт із спеціальності „Техногенна безпека” // Бюллютень ВАК України, 1999, №4. - С.28-30.

8. Новий тлумачний словник української мови, Т.1. - К.: Аконіт, 1994. - С.115.

9. Корабльова А.І. Екологія: взаємовідносини людини і середовища. - Дніпропетровськ: Поліграфіст, 1999. - 253 с.

10. Корсак К.В., Плахотник О.В. Основи екології - К.: МАУП, 2000. - 240 с.

11. Кучерявий В.П. Екологія. Львів: Січ, 2001. - 500 с.

12. Хазан В.Б. Технічні науки у системі наукового знання - К.: Знання, 1988. - 47 с.

13. Хазан В.Б. О соотношении различных уровней познания физической реальности // Вторая межвузовская конференция по философским проблемам физики. - Тбилиси: ТГУ, 1970. - С.23-25.

14. Методичні підходи вибору та обґрунтування критеріїв і показників сталого розвитку різних ландшафтних регіонів України / Під наук. ред. А.Г. Шапара. - Дніпропетровськ: Поліграфіст, 2002. - 97 с.

15. Хазан В.Б. Система показників для оцінки рівня соціального розвитку на території з урахуванням природокористування // Екологія і природокористування. Збірник наукових праць ІППЕ НАН України. - Дніпропетровськ, 2000, Вип. 2 - С.20-27.

16. Хазан В.Б. Сталий розвиток України - передумова певності в майбутньому // Проблеми сталого розвитку України. - К.: БМТ, 1998. - С. 132-146.

17. Деркачев Э.А., Огир Л.Б. Комплексная оценка состояния населения Днепропетровской области в связи с экологическим неблагополучием // Актуальные проблемы медицинской экологии. - Днепропетровск; ИМЭДМА, 1995. - С.43-45.

18. Методические подходы к выбору стратегии устойчивого развития территории / Под ред. А.Г.Шапаря. - Днепропетровск: ИППЭ НАН Украины, 1996. Т.2. - 170 с.

19. Гольберг В.М., Газда С. Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения. - М.: Недра, 1984.

20. Веригин Н.Н. Диффузия и массообмен при фильтрации жидкостей в пористых средах // Развитие исследований по теории фильтрации в СССР. - М., 1969. - С.237-277.

21. Богевер Ф.М., Лапшин Н.Н., Одаровская А.Е. Защита подземных вод от загрязнений. - М.: Недра, 1979. - 254 с.

22. Хазан В.Б., Сейц С.А. Структурная модель образования отходов и их влияние на окружающую среду - Днепропетровск: ИППЭ НАН Украины, 1993. - 22 с.

23. Фетт З.В. Атмосферная пыль. М.: Инмет, 1961. - 329 с.

24. Системний аналіз і моделювання у роз'язанні проблем сталого розвитку території / С.З. Поліщук, В.О. Долодаренко, Н.А.Чорнобровкіна, А.І.Рябко. - Дніпропетровськ: Поліграфіст, 2001. - 136 с.

25. Хазан В.Б. Техногенна безпека як складова (еко)сталого розвитку // Екологія і природокористування. Збірник наукових праць ІППЕ НАН України - Дніпропетровськ, 2001, Вип.3. - С.163-168.

Представлено членом редколлегии чл.-корр. НАН Украины Шапарем А. Г.

Received September 2, 2003

Размещено на Allbest.ru

...