Экологические показатели

Рис.1.1. также позволяет разбить экологические показатели на три группы: объектные, субъект-объектные и субъектные. Первые характеризуют объекты вне их связи с субъектами, т.е. являются показателями функционирования и состояния объектов самих по себе. Эти показатели могут быть разбиты на типы.

1.Показатели загрязнения объектов, выраженные по отношению нормам применительно к самим объектам. Логично разграничить химическое и физическое загрязнение.

2.Характеристики состояния объектов по отношению к неким нормам, установленным по историческим данным, по аналогии или на основе теоретических представлений.

Субъект-объектные экологические показатели раскрывают состояние среды по отношению к субъектам, т.е. характеристики объектов оцениваются с точки зрения их реального или возможного воздействия на субъекты. Показатели этой группы делятся на три типа.

1.Первый тип связан с содержанием загрязняющих веществ в объектах /химическое загрязнение/ по отношению к стандартам, устанавливаемым на основе требований субъектов к качеству среды. К стандартам такого рода относятся ПДК, ОБУВ и др.

2. Второй тип показателей определяется по величине физического загрязнения, отнесенного к установленным нормам. Оба названных типа фактически идентичны показателям загрязнения объектной информации; в данном случае они лишь преломляется через критерии, связанные с требованиями субъектов.

3. Третья группа экологических показателей - субъектные. Они характеризуют состояние субъектов как по содержанию загрязняющих веществ в самих субъектах (например, состояние здоровья человека), так и по более комплексным показателям.

Показатели, характеризующие состояния объектов и субъектов, в значительной мере совпадают, поскольку речь в обоих случаях идет зачастую об одних и тех же системах: как было сказано выше, вследствие всеобщей взаимосвязи явлений на земной поверхности, субъекты и объекты могут меняться ролями. Тем не менее, есть смысл различать состояние объекта и состояние субъекта, если даже это одна и та же система. Например, устойчивость биоценоза как объекта имеет несколько иной смысл, нежели устойчивость биоценоза как субъекта.

Внешние воздействия на субъекты

В качестве экологических показателей рассматриваются также внешние воздействия на субъекты (и объекты): выбросы и сбросы загрязняющих веществ, распашка, рекреационные нагрузки и др. Состояние объекта (или субъекта) зависят как от его свойств (состава, структуры, истории развития), так и от внешних воздействий, то есть как от внутренних факторов, так и от внешних. Это можно изобразить в виде следующей схемы (рис. 1.3). Воздействия преломляются через объект (среду, субъект), последний преобразуется, трансформируется. Его трансформированное состояние – это и есть экологическое состояние.

Смысл рассмотрения внешних воздействий на объект (или субъект) заключается в том, что внешние воздействия (например выбросы и сбросы загрязняющих веществ) можно рассматривать как предпосылки экологических ситуаций. Уровень загрязнения воздушной или водной среды зависит, естественно, от величины поступивших загрязнений, но он также зависит от характера самой системы (геосистемы, ландшафта), ее природных свойств.

Воздействия могут иметь техногенную (антропогенную) природу, но могут быть связаны с природными явлениями. В истории Земли было немало природных катаклизмов, которые приводили к значительным изменениям в ландшафтах и биосфере в целом. Вспомним предрифейский экологический кризис, состоявшийся 2 млрд. лет назад и приведший к смене восстановительной обстановке на Земле окислительной, пермо-карбоновое оледенение, охватившее громадные пространства земного шара.

Вместе с тем следует очень осторожно говорить о природных процессах с оценочной точки зрения. Нередко начинают говорить о вреде самых разнообразных процессов, например эрозионных процессах, вулканической деятельности или тропических циклонах, забывая о том, что данные природные процессы составляют необходимые звенья функционирования биосферы, без существования которых современная биосфера невозможна.

Процесс оценки – это постепенный многостадийный акт, когда результаты одного этапа определяют деятельность на последующем этапе. Оценка обычно осуществляется в несколько (чаще всего 3) этапов, каждый из них базируется на проведении определенной предварительной проработки.

При оценке экологических ситуаций, а они всегда рассматриваются в пространстве, важнейшее место должна занимать оценка соотношения различных типов использования земель, природных и антропогенных ландшафтов. Важно учитывать не только степень загрязнения, нарушенности, деградации участков, территорий, но и насколько соблюдается территориальный оптимум. Об этом в следующем параграфе.

Экологические нормы как предпосылка оценки ситуаций

Подробно об экологическом нормировании рассказывается в учебных пособиях: Боков В.А., Бобра Т.В., Лычак А.И. Экологическое нормирование, 1999; Методология и методика оценки экологической ситуации, 2001).

Одной из необходимых составляющих оценки экологической ситуации является определение нормы состояния субъекта и объекта. Следует различать нормы состояния субъектов, нормы состояния объектов и нормы состояния объектов с точки зрения субъектов.

2.Факторы, определяющие установление норм:

1) характер антропогенных воздействий (вид, источник, интенсивность, продолжительность, периодичность и др.);

2) существующее состояние природного объекта, его устойчивость;

3) существующие фоновые воздействия;

4) степень накопления воздействий;

5) уровень знания негативных последствий;

6) ценность объектов;

7) существующие экономические и технологические возможности общества.

Экологические нормы и правила должны быть дифференцированы: - по регионам ( в зависимости от устойчивости природных составляющих, региональных исторических, этнографических и религиозных особенностей); - по целям (ресурсы, среда, генофонд, тип деятельности и др.); - по допустимым последствиям (процент заболеваемости, снижение эффективности выполнения социально-экономических функций); - по допустимым изменениям природных комплексов или компонентов в качественном и количественном виде (ПДК для воды, воздуха, почвы, исчезновение некоторых видов животных или растений); - по допустимым воздействиям (величина привнесения вредных веществ - ПДВ, ПДС и т.д., нормы изъятия веществ, энергии, территории, их перераспределение); - по потребностям (допустимые величины ресурсопотребления). Можно различать нормы: 1. индивидуальные (для уникальных объектов и ситуаций); 2. типовые (для типичных объектов и ситуаций); 3. глобальные; 4. региональные; 5. локальные; 6. текущие (для современного положения); 7. перспективные; 8. потенциально возможные (с учетом новейших технологий); 9. относительно стабильные - долговременные; 10. оперативные для изменяющихся ситуаций. Нормы должны периодически пересматриваться и обновляться.

Экологическое нормирование базируется на изучении замкнутой цепи, связывающей человека и природу : потребности человека (общества)  концепция их удовлетворения за счет природных тел или явлений  средства, орудия воздействия на природу (техника, технология)  изменения природы  последствия (положительные и отрицательные) изменений для человека или биоты. Нормы как регулятор могут быть введены на любом из этих звеньев. Весьма часто разрабатываются нормы для звена “воздействие на природу”. Нередко в основе получения норм находится анализ последнего звена - последствий, ибо они являются ключевыми при определении допустимы или недопустимы те или иные воздействия на природу. Т.Д. Александрова (1990) отмечает, что в настоящее время наиболее актуальным является выведение норм на уровне первого этапа - “потребности общества”. Это стало еще более актуальным в последние годы, когда потребности человека в постсоветском пространстве значительно выросли. Сейчас эти потребности нередко принимают гипертрофированный характер. Наряду с ростом разумных потребностей (связанных с потребительской корзиной, разумным желанием путешествовать и др.), сформировались псевдопотребности: наркотики, свобода, понимаемая как вседозволенность. Таким образом, через нормы мы можем выявить естественно-научные, экономические и социокультурные аспекты сущности показателей и характеристик. Важно также разлагать отклонений значений показателей от норм на составляющие, связанные с различными видами естественных и антропогенных воздействий. Например, уровень здоровья населения формируется под воздействием многих факторов, среди которых есть и собственно экологические (например, состояние среды), а есть факторы другого типа, например социальные. В новых вариантах законов (Закон об охране окружающей среды и др.) наметился сдвиг (декларируется переход) от гигиенического нормирования, который доминировал на протяжении десятков лет и ориентировал качество среды в основном на человека, к экологическому, при котором используется полифункциональный подход к формированию представления о нормах (многосубъектность), к учету региональности, геоситуационности, Оценка экологической ситуации складывается из множества показателей, разнообразных в физическом, химическом, биологическом и т.д. отношениях. Таким образом, экологическая ситуация или экологическая обстановка является синтетическим, обобщающим понятием. Она может быть определена лишь при интеграции множеств разнородных показателей.

Все перечисленные выше показатели относятся, прежде всего, к элементарным территориальным единицам или субъектам (организм и др.). При анализе сложной территориальной системы становится необходимым учитывать также показатели пространственной структуры: весьма важно учитывать, как распределяются характеристики в пространстве, каково соотношение площадей разных типов использования земель. В последнее время широко стали использоваться показатели, которые приняты международным сообществом или рассматриваются влиятельными научными организациями. Речь идет о:

1. нормах площади охраняемых территорий в пределах региона (по рекомендации Международного союза охраны природы принята величина 10%);

2.нормах площади естественных ландшафтов (по мнению Ю.Одума, П.Доксиадиса, Н.Ф.Реймерса в регионе должно быть до 60% естественных ландшафтов для сохранения экологического баланса);

3.Б.Б.Родоман, Ф.Р.Штильмарк, Н.Ф.Реймерс, В.В.Владимиров, В.П.Селедец, А.Г.Топчиев представили варианта определенной пространственной структуры в размещении естественных ландшафтов, сельскохозяйственных угодий и других типов используемых земель. Б.Б.Родоман ввел понятие «поляризованный ландшафт» (рис.1.2), которое раскрывает оптимальную пространственную структуру сочетания различных видов использования территории.

Категория времени в оценках

При составлении экологических карт выявилась необходимость детального учета категории времени. На тематических картах географических, почвенных, геоботанических время редко выступает необходимой категорией, определяющей содержание карты. На геологических картах исторического содержания (палеогеографических) время является обязательным элементом, но опять-таки это время не раскрывает время функционирования системы, внутренне присущее системе.

Но на экологических картах категория времени играет большую роль. В этом еще одно отличие экологических карт от большинства карт другого типа.

Время на них присутствует следующим образом:

1.Необходимо указывать период времени, за который взята информации, использованная для составления карты. Это может быть момент времени (минута, час, сутки), более или менее значительный период или даже очень длительный период (вековой и т.д.).

2. Должен быть оценен период, на который распространяется информация, показываемое на карте (период времени, в течение которого может быть справедлива информация, изображенная на карте). Например, многие характеристики почвы, например загрязнения, относительно устойчивы во времени. Вряд ли есть смысл измерять многие загрязнения почвы каждый месяц, тем более каждый день. Поэтому информацию о загрязнении почвы, полученную в результате конкретного измерения можно распространить на определенный последующий период времени. Но информацию о содержании загрязняющих веществ в воздухе за определенный срок нельзя автоматически переносить на последующие сроки, поскольку воздух практически не обладает свойствами инерции и не сохраняет загрязняющие вещества (в отличие, например, от почвы) сколько-нибудь длительное время. Вместе с тем информацию о воздушном загрязнении можно распространить на некоторый будущий срок, если мы уверены, что система хозяйственной деятельности и природоохранных мер остается без изменений

3. Период, за который происходило формирование ситуации, зафиксированной в определенный момент времени. То есть в этом случае мы должны заглянуть назад в отличие от предыдущего пункта, в котором мы заглядывали вперед. То есть в последнем случае нас интересует история формирования ситуации, которая может играть большую роль в дальнейшем развития событий. Если производится измерение загрязнения почвы, то понятно, что этот уровень загрязнения сформировался за довольно длительный срок. Даже, если производится измерение загрязнения в течение 10 лет, то осредненные значения не могут относиться только к этому периоду, поскольку на величину загрязнения оказали влияние события более раннего времени.

4.Необходимо также указывать время когда карта была составлена. Это время может никак не соотноситься с временем, к которому относится информация, использованная для получения данных. Время составления карты интересно только потому, что оно позволяет оценить методологию и методы составления карты. Методология и методика составления экологических карт только формируется, довольно быстро меняется, совершенствуется, поэтому важно представлять на каком этапе этого процесса была составлена данная карта.

Таким образом, важно понимать, что природные среды – горные породы, почва, реки, озера, воздух, растительность, лед и др. - обладают разными величинами инерции, памяти. Поэтому у них будут разными сроки формирования экологического состояния и время, в течение которого это состояние может сохраниться, если факторы формирования изменятся.

Вероятностный подход к оценке ситуации. Оценка риска.

Категория времени проявляется в экологическом картографировании и в такой форме оценки экологических ситуаций как оценка риска. Анализ риска основан на вероятностной оценке опасности событий, имеющих периодическую частоту или не имеющих каких-либо установленных закономерностей в проявлениях во времени. Вероятный характер многих природных процессов и явлений, реакции природных комплексов на антропогенное воздействие позволяет применять метод анализа риска при оценке опасности утраты средо- и ресурсоподдерживающих функций таких систем.

Объекты, геосистемы, экосистемы можно характеризовать по их постоянным характеристикам, присущим им всегда – таковы температура и влажность воздуха и почвы, величина радиационного баланса, определенные геохимические показатели. Но им также присущи процессы, происходящие редко или даже крайне редко, проявляющиеся циклично или хаотично. Таковы землетрясения, оползни, сели, градобития, заморозки, циклоны с сильным ветром и ливнями, штормовое волнение на море и др. Прогноз таких явлений на заданный срок затруднителен. Но статистические характеристики многих таких явлений – средние, максимумы, минимумы, дисперсии, распределения и др. - известны. По ним можно рассчитать вероятность их проявления, то есть степень риска, связанного с этими неблагоприятными явлениями.

Наконец, можно говорить о возможных событиях – это чаще всего аварийные ситуации, связанные с техникой. Их вероятность рассчитывать особенно сложно, поскольку совокупность причин приводящих к ним постоянно меняется: меняется технологический уровень, уровень навыков рабочих и инженеров.

Необходимо понимать, что оценка ситуации в традиционном смысле и оценка риска не должны противопоставляться. Есть работы, в которых оценка риска рассматривается как более предпочтительная по сравнению с оценкой ситуации в традиционном смысле (Мягков, ; Качинский, ). Но это дополнительные процедуры, решающие разные задачи. При оценке современной ситуации производится сравнение состояния элементов территории, систем, объектов с некими нормами (например с нормой естественного, доантропогенного состояния геосистемы). Эта оценка позволяет увидеть, насколько отклонилась система от нормы. И это необходимо, чтобы принимать решения о способах использования, о возможности мелиорации и других преобразованиях. При этом, чем глубже в прошлое мы сможем заглянуть в ходе анализа, тем дальше более далекое будущее мы сможем увидеть. Прогноз строится на знании, как настоящего, так и прошлого. Прогноз прошлого может иметь разный характер – от однозначно детерминированного до вероятностного. Используются методы экстраполяции имеющихся временных рядов, расчеты вероятности по имеющимся данным (вероятностный прогноз), использование эргодических последовательностей (см. ниже в ). События, которые мы прогнозируем, содержат определенный риск. Он может быть более значительным или менее значительным. Особенно большой риск связан с чрезвычайными ситуациями. Понятие риска, как правило, связано с ущербом (ожиданием ущерба). Можно, конечно, говорить просто о риске землетрясения, но более реальный смысл приобретает этот термин в связи с ожидаемым ущербом. Рассмотрим пример с ожидаемым катастрофическим паводком. Паводок может быть спрогнозирован (с определенной долей вероятности). При этом паводок несет риск гибели людей и разрушения поселка, то есть риск нанесения экономического ущерба от разрушения поселка, связанного с катастрофическим паводком. Но разрушение поселка и экономический ущерб, в свою очередь, несут риск социальной деградации. В цепи следствий отметим также риск ущерба экологическим системам, миграции населения (рис. ). Рис. Виды рисков, связанных с последствиями катастрофического паводка В целом можно следующим образом объединить процедуры оценки в традиционном смысле и оценку риска (рис. ). Сначала оценивается современная ситуация S , которая требует знания Рис. Оценка ситуации, ретроспекция, прогноз и оценка риска характеристик систем и их норм или с точки зрения субъектов или норм самих систем. Нормы ландшафтов (то есть их состояния до антропогенного воздействия) S определяются в ходе ретроспективного анализа. После этого строится прогноз явления (или состояния системы) S , на основе которого рассчитывается риск неблагоприятных последствий R.

Элементы оценки экологических ситуаций

Экологические ситуации формируются благодаря множеству факторов, тщательный разбор которых дан в работе Методология и методика оценки экологических ситуаций (1999). Приведем из этой книги таблицу (таблица 1.1), которая показывает большой набор характеристик, необходимых для оценки.

Таблица 1.1. Элементы оценки экологических ситуаций

Блок А

Содержа-ние

Экосистем-ная

Медико-экологич-еская

Эколого-экономи-ческая

Социально-экологиче-ская

Интеграль-ная

Субъекты

Чело-век

Соци-альные группы

Вид деятельности

Живые органи-змы

Биоце-нозы

Ланд-шафты

Техниче-ские системы

Террит. масштаб

локальный

Микрорегио-нальный

Региональ-ный

Макрорегиональ-ный

Период

час

сутки

сезон

год

десятки лет

сотни лет

тысячи лет

Блок Б

Достовер-ность оценки

Отношение кол-ва используемых характеристик к необходимому

Менее 0,2

От 0,21 до 0,4

От 0,41 до 0,6

Более 0,6

Пространст-венная час тота дан-ных

по количеству точек на:

единицу площади

число территориальных контуров

число видов терри-ториальных контуров

Временная частота данных

низкая

средняя

высокая

Блок В

условия

устойчивость ландшафтов

при-родный фон

величина антроп. нагрузки

Невысо-кая

средняя

высокая

невы-сокая

средняя

высокая

Антропоген-ные факторы

Промы-шлен-ность

Транс-порт

Сельс-кое хо-зяйство

Рекреа-ция

Комму-нальное хозяйст.

Инженерная де-ятель-ность

Транс-гранич. перенос

Блок Г

Ситуация на сосед-них терри- ториях

Наличие АЭС

Наличие опасных химических производств

Наличие

Наличие водоемов

Наличие лесных массивов

Блок Д

Острота проявления

нормальная

удовле-твори-тельная

напря-женная

опасная

особенно опасная

Чрезвы-чайная

Катаст-рофиче-ская

бедст-венная

Устойчивость ситуации

относ. посто-янна

изменения заметны

изменения значительны

ритмичные

хаотичные

ритмичные

хаотичные

Динамич. характерис.

унаследована

развивается

затухает

стабилизация

Простр. рисунок

по степени равномерности

контрастность

равномерный

контаги-озный

ритмич-ный

слабая

средняя

сильная

Блок Е

Потенц. опасности

незначительные

значительные

высокие

Блок Ж

Последствия

кратковременные

непродолжительные

длительные

экологические

Экономиче-ские

социальные

Демографиче-ские

политические

Пути решения

Техни-ческие

Техно-логиче-ские

Террит. плани-рование

Образ. Воспита-ние

Право-вые

Экономические

Экоси-стемные

Таблица в известной мере детализирует элементы экологических оценок, показанные на рис.1.1.

Из таблицы и рисунка следует, что: 1.ситуация складывается как из состояний объектов, так и состояний субъектов; поскольку у разных объектов и субъектов неравнозначные требования к окружающей среде, то оптимум может быть определен на основе принципа Парето; 2.воздействия на ситуацию могут происходить как со стороны антропогенных объектов, так и природных объектов.

Таким образом, для оценки экологической ситуации необходимо учитывать:

1.Состояния объектов в пределах оцениваемой территории. Причем оценка ведется в двух плоскостях: 1)состояние объектов самих по себе и 2)состояние, оцениваемое по критериям субъектов.

2.Состояние субъектов

3.Уровень техногенного воздействия на данную территорию: 1)объектами, находящимися на данной территории и 2)объектами, находящимися за пределами данной территории.

4.Уровень экологической устойчивости территории и объектов, находящихся на ней.

5.Величина экологического риска, связанного с потенциальной опасностью.

6.Пространственная структура экологических показателей: равномерное или неравномерное распределение, различные типы пространственных сочетаний.

7.Характер временной изменчивости экологических показателей: равномерный, ритмический, хаотичный; рост или уменьшение и др.

1.2. Получение информации для составления карт

Общие проблемы получения информации

Карты экологического содержания могут составляться несколькими путями, что связано с типами карт (в том числе учебными, справочными, научными и т.д.), задачами, поставленными заказчиками и с имеющимися у составителя исходными материалами. Выделим основные типовые ситуации.

1.У составителя нет сколько-нибудь значительной исходной информации о рассматриваемой территории. Ему необходимо произвести собственные полевые исследования, анализ тематических географических (и иных) карт и космической информации, а затем произвести картографирование по точкам (или маршрутам) наблюдений. Важное место в этом случае занимает проблема развертки (экстраполяции) точечной информации на площадь (интерполяция и экстраполяция), что делается на основе учета форм рельефа, типов почв, растительности и ландшафтной структуры.

2.Составитель имеет широкий набор тематических карт, в том числе карт содержания различных загрязняющих веществ. В этом случае основная тяжесть работы смещается на анализ соотношения территориальных характеристик с критериями, оценками субъектов.

3.В основу исследования кладется космическая информация. В этом случае главная задача работы заключается в дешифрировании космических снимков и их генерализации, снятии деталей, шумов.

Чаще всего данные ситуации хотя бы частично совмещаются, то есть имеется неполная информация, полученная в полевых условиях, имеются некоторые тематические карты и ограниченная космическая информация.