Экологическое прогнозирование и проектирование

Данные Госкомстата России свидетельствуют, что практически четвертая часть всех загрязняющих веществ, образовавшихся в процессе промышленного производства, поступает в атмосферный воздух. На сегодняшний день учитывается деятельность 18,6 тыс. предприятий страны, имеющих выбросы. Всего на этих предприятиях насчитывается более 955 тыс. источников выбросов загрязняющих веществ.

Наиболее часто повышенный уровень загрязнения атмосферного воздуха связан с поступлением в атмосферу таких вредных веществ, как оксиды азота, оксид углерода, формальдегид, углеводороды, сернистый ангидрид.

Экологические проблемы урбанизированных территорий обостряются из-за увеличивающейся «автомобилизации» городов, в отдельных случаях достигающей 300 автомобилей на 1000 жителей. Загрязнение воздушного бассейна отработанными газами автотранспорта в крупнейших городах имеет тенденцию к росту, на долю автотранспорта приходится 50% и более от общего объема выбросов, в Москве - 93% валовых выбросов. На сегодняшний день автомобильный транспорт — главный загрязнитель атмосферы наших городов. Россия, как и большинство развитых стран мира, словно паутиной, опутана сетями оживленных автомобильных трасс. В целях существенного снижения  воздействия вредных автомобильных выбросов на здоровье населении необходимо стимулировать производство отечественных автомобилей, соответствующих требованиям правил ООН, прекратить производство и импорт этилированного бензина, а также высокосернистого и дизельного топлива.

3. Загрязнение водных объектов.

Гидросфера - водная среда, включающая в себя поверхностные и подземные воды. Вода, обязательное условие и среда жизни, присутствует на нашей планете в очень большом количестве. В настоящее время проблема загрязнения водных объектов (рек, озер, морей, грунтовых вод и пр.) является наиболее актуальной, поскольку всем известно выражение «вода - это жизнь». Без воды человек не может прожить более трех суток, но даже понимая всю важность воды в его жизни, он все равно продолжает безжалостно эксплуатировать водные объекты, необратимым образом изменяя их естественный режим сбросами и отходами.

Прежде неисчерпаемый ресурс — пресная чистая вода — становится исчерпаемым. Сегодня воды, пригодной для питья, промышленного производства и орошения, не хватает во многих районах мира. Растущие масштабы хозяйственной деятельности человека ведут к резкому увеличению использования ресурсов поверхностных пресных вод. Важнейшее значение в современных условиях имеет изучение экологического состояния водных ресурсов рек, подвергающихся антропогенному загрязнению. Загрязнение представляет собой качественное истощение вод, основной причиной которого является поступление неочищенных или недостаточно очищенных стоков. Главные потребители воды — промышленность и сельское хозяйство, а также жилые кварталы крупных городов и населенных пунктов, расположенных по берегам рек и озер.

Качество воды большинства водных объектов не соответствует норме. Наиболее распространенными загрязняющими веществами поверхностных вод являются нефтепродукты, фенолы, легкоокисляемые примеси, соединения металлов, аммонийный и нитритный азот, а также специфические загрязняющие вещества — лигнин, формальдегид и др.

2.4 Загрязнение почвенного покрова.

Начиная с 7-го тысячелетия до нашей эры, почва — основа сельскохозяйственного производства, ценнейшее богатство человечества. Почва — часть окружающей человека природной среды. Она возникла в результате сложного взаимодействия атмосферы, гидросферы, литосферы, растительного и животного мира. Почва является индикатором многолетних природных процессов, и ее состояние — это результат длительного воздействия разнообразных источников загрязнения. Выбросы в атмосферу от промышленных предприятий и автотранспорта, орошение земель загрязненными водами, нарушение технологических требований при добыче, переработке и использовании нефтепродуктов, многочисленные аварии на нефтепроводах, несбалансированное применение минеральных удобрений и пестицидов приводят к загрязнению почв, ухудшению их физического и химического состояния и в результате к снижению плодородия. Свойством же плодородия определяется огромная роль почвы в природе как источника существования и эволюции жизни на Земле. Загрязнение почв оказывает неблагоприятное воздействие на здоровье населения, так как вредные вещества по трофическим цепям могут попадать в организм человека.

Основная часть загрязняющих веществ поступает в почвы с атмосферными осадками, с мест складирования промышленных и бытовых отходов, с удобрениями и пестицидами, вносимыми в почву. Особую опасность представляет загрязнение почв тяжелыми металлами, которое может быть обусловлено геохимическими аномалиями, но чаще всего происходит за счет выбросов промышленных предприятий, в первую очередь металлургических заводов, и за счет выхлопных газов автотранспорта. Тяжелые металлы участвуют в биологических процессах, входя в состав многих ферментов и оказывая токсичное воздействие на организм человека даже при низких концентрациях.

В 1999 г. Росгидрометом был проведен эколого-токсикологический анализ почв 34,4 млн. га сельскохозяйственных угодий {из имеющихся 221,1 млн. га) на содержание тяжелых металлов. В результате обследования выявлено 1,1 млн. га земель, загрязненных тяжелыми металлами. Большую тревогу вызывает загрязнение почв России пестицидами, нитратами, нефтепродуктами.

Неблагоприятное воздействие на почвенный покров оказывает эрозия почв, которая заключается в разрушении и сносе почвы и подстилающих пород потоками воды и ветра. Эти процессы приводят к нарушению экологического равновесия.

2.5 Загрязнение  растительности и истребление животного мира.

Растения, производящие органические вещества, по существу первооснова биосферы, изначальный источник удовлетворения физиологических и пищевых потребностей человека. Растительный покров составляет основную биомассу Земли (99%) и обеспечивает круговорот веществ в природе. Из всех типов растительности самое важное место в жизни природы и человека занимают леса. Лесная растительность сильно страдает от загрязнений химическими и радиоактивными веществами. По данным Росгидромета в результате локальных выбросов и региональных перебросов загрязняющих веществ под значительным техногенным воздействием находится более 1300 тыс. га леса. Из них площадь лесов с древостоем, поврежденным воздействием химических и радиоактивных загрязнений, составляет 98%.

В России насчитывается около 130-150 тыс. видов беспозвоночных (10% из мирового разнообразия) и более 1300 видов позвоночных (2,7%) животных. Значение животных для биосферы огромно. Они отличаются уровнем энергетических процессов, большой подвижностью и исключительным разнообразием, что чрезвычайно важно для биологического круговорота веществ и энергии. Животные играют важную роль в жизни человека — служат для него источником продуктов питания, лекарственного, кожевенного, пушно-мехового и технического сырья для кустарного и промышленного производства.

       На протяжении всей своей истории человек оказывал на мир животных и прямое влияние, преследуя и истребляя их, и косвенное, изменяя и уничтожая места их обитания, например, вырубая девственные леса и распахивая целинные степи, ухудшая экологическое состояние окружающей среды. По данным Международного союза охраны природы за последние 400 лет с лица Земли исчезло 113 видов птиц и 83 вида млекопитающих. С деятельностью человека прямо связывают исчезновение белее 86% видов птиц и 75% видов млекопитающих.

3. Экологические  условия для жизни населения  России.

Природные условия России очень разнообразны. Анализ природных условий по 30 показателям — климатическим (средние температуры, осадки, продолжительность безморозного периода, годовые температуры и пр.), показателям сейсмичности, водообеспеченности и многим другим — свидетельствует, что большая часть территории нашей страны характеризуется неблагоприятными и малоблагоприятными природными условиями для жизни населения. Кроме того, интенсивная хозяйственная деятельность, приведшая к загрязнению атмосферы, истощению и загрязнению поверхностных вод, деградации лесов, обезлесению территорий, деградации естественных кормовых угодий, эрозии почв, повреждению земель горными разработками, снижению и потере природно-рекреационных качеств ландшафта, внесла существенные коррективы в распределение территорий, благоприятных для жизни населения.

Многие годы не существовало общепринятого представления о количественной связи между загрязнением окружающей среды и состоянием здоровья населения. Современной гигиенической наукой установлено, что загрязнение окружающей среды повышает уровень заболеваемости населения в среднем на 20%. Так, в России велико число людей с заболеваниями крови и кроветворных органов, что характерно для районов мира с развитой индустрией. На экологическое неблагополучие особенно остро реагирует детский организм,

В России, по данным НИИ человека и гигиены окружающей среды РАМН, только 15% горожан проживают на территориях с допустимым уровнем загрязнения атмосферы. Наряду с другими факторами это приводит к дефициту кислородного обеспечения организма, в первую очередь детского, что сказывается на нормальной деятельности всех его систем, особенно иммунной, которая определяет в основном уровень как острой, так и хронической заболеваемости. Загрязнением атмосферы обусловлено около 20—30% всех заболеваний населения промышленных центров, территорий с большим числом предприятий основных отраслей промышленности. На состояние здоровья населения негативное влияние оказывает также низкое качество питьевой воды.

Изменения в демографических показателях под влиянием профессиональных и общих заболеваний показывают, как снизился уровень жизни и здоровья населении России, что в первую очередь обусловлено состоянием окружающей среды.

4. «Модели  мира» и современные экологические  прогнозы.

К середине 1980-х гг. имелось более 15 глобальных прогнозов, получивших название «моделей мира». Самые известные и, пожалуй, наиболее интересные на них — это «Мировая динамика» Дж. Форрестера, «Пределы роста» Д. Медоуза с соавторами, «Человечество у поворотного пункта» М. Месаровича и Э. Пестеля, «Латиноамериканская модель Баричоле» A.О. Эрреры, «Будущее мировой экономики» В. Леонтьева, «Мир в 2000 г. Доклад президенту» и другие. Основоположником глобального прогнозирования считается Дж. Форрестер, несомненной заслугой которого является попытка использовать математические методы и ЭВМ для создания варианта модели экономического развития общества с учетом двух важнейших факторов - численности населения и загрязнения среды. Значение его работы в том, что она «будет содействовать возникновению ощущения необходимости безотлагательного решения существующих проблем и укажет на эффективное направление работы для тех, кто решится исследовать альтернативы будущего».

На рубеже 60—70-х гг. XX в. появился первый глобальный прогноз Римского клуба под названием «Пределы роста», авторы которого под руководством Д. Медоуза построили динамичную модель мира, куда в качестве исходных данных включили население, капиталовложения (фонды), земное пространство, загрязнение, использование природных ресурсов, посчитав эти компоненты основными в динамике изменения мировой системы. Выводы авторов сводились к следующему: если сохранятся существовавшие на конец 1960-х гг. тенденции и темпы развития экономики и роста народонаселения, то человечество неминуемо должно прийти к глобальной экологической катастрофе. «Апокалипсис» предрекался примерно на 2100 г. А отсюда и рекомендации: немедленно свести к нулю рост народонаселения и производства.

Следующая модель - М. Месаровича и Э. Пестеля «Человечество у поворотного пункта» — была значительно более обоснованной. И дело не только и том, что в ней комплексно взаимосвязаны экономические, социальные и политические процессы, но и в том, что окружающая среда и природные ресурсы представлены в той модели как сложная многоуровневая иерархическая система. Авторы попытались посмотреть на мир не как на нечто аморфно-целое, а как на систему отличающихся друг от друга, но взаимодействующих регионов. Выводы этих ученых более оптимистичны, чем в предыдущем прогнозе. Однако «прогресс» Месаровича и Пестеля можно свести к тому, что они, отвергая неизбежность «единой» глобальной экологической катастрофы, будущее человечества видят в длительных, разнообразных кризисах - экологических, энергетических, продовольственных, сырьевых, демографических, могущих постепенно охватить всю планету, если общество не примет их рекомендации перехода к «органическому росту» — сбалансированному развитию всех частей планетарной системы.

Постепенно модели становились все более конкретными, а проблемы — более цельными. К настоящему времени методологические принципы, техника, методика современного глобального прогнозирования неизмеримо усложнились по сравнению с исторически первыми и простейшими методами оценки экологической емкости Земли. С появлением новых потребностей человечества и проблем, связанных с деятельностью человека на земле, возникла необходимость разработки конкретных прогнозов будущего человечества, формирования конкретных научно обоснованных представлений об основных возможных тенденциях развития человечества в ближайшие 50—100 лет. Существенно то, что результаты такого прогнозирования спектра возможностей «должны быть сформулированы не только на языке теории, но и на языке управленческой практики». Поэтому при создании системы глобального прогнозирования с самого начала необходимо учитывать мировую практику управления сверхсложными системами, «человеко-машинной системой», т.е. автоматизированной информационно-прогнозирующей системой.

Основная задача автоматизированного компьютерного прогнозирования взаимодействия человека и биосферы состоит в том, чтобы обеспечить наиболее оптимальные условия объединения усилий экологов, социологов, экономистов и других специалистов для оценки и выбора возможных вариантов международных решений на междисциплинарном уровне

Компьютеризация комплексного исследования взаимодействия человека и биосферы — исторический рубеж, которого достигла наука за очень короткий промежуток времени на основе создания математических моделей живой природы. Экология уже оперирует не только простыми динамическими теориями популяций, но и всеми средствами теории динамических систем (уравнения в частных производных, в конечных разностях, интегральные и интегродифференциальные уравнения и др.). Математические методы проникли в самые разные области теоретической и прикладной экологии: в анализ взаимоотношения видов в сообществе, в исследование процессов миграции, территориального поведения, в анализ потоков вещества и энергии в экосистемах, а изучение проблем сложности и устойчивости сообществ, а также влияния различных антропогенных факторов на природные системы, в исследование проблем оптимального управления природными ресурсами и эксплуатирования популяций и др. Компьютеризация привела к конструированию так называемых имитационных моделей взаимодействия человека и биосферы, принципиальная сложность которого требует учета большого числа как биологических, социальных, так и абиотических переменных.