Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор современного состояния изученности проблемы 7
1.1. Фрагментация ландшафтов как воздействие дорожно-транспортных сетей на окружающую среду 7
1.2, Экологическая оценка и оценка воздействия на окружающую среду 20
І.З.Практика проведения экологической оценки дорожно-транспортных сетей 21
1.4, Нормативно-методическое обеспечение ОВОС проектов развития дорожно-транспортных сетей , . 26
Глава 2. Теоретическое основы учета фрагментации при проведении экологической оценки 28
2.1. Характеристика фрагментации как воздействия дорожно-транспортных сетей на экосистемы ,28
2.2. Направления учета фрагментации на окружающую среду при проведении экологической оценки 32
Глава 3. Анализ практики учета экологических воздействий автомобильных дорог в ОВОС 40
3.1. Мировой опыт контроля качества процессов экологической оценки 40
3.2. Методика проверки качества документов ОВОС проектов дорожного строительства 42
3.3. Проверка качества документов ОВОС проекта кольцевой автодороги вокруг Санкт-Петербурга 49
Глава 4. Разработка количественных мер фрагментации 55
4.1. Обзор количественных мер фрагментации ландшафтов 55
4.2. Модели фрагментации ландшафтов при развитии дорожно-транспортной сети 6S
4.3. Применение количественных мер фрагментации ландшафтов к моделям фрагментации , 76
4.4. Практическое применение количественных мер фрагментации ландшафтов „...105
Глава 5. Фрагментация экосистем территории Ленинградской области 108
5.1. Методика зонирования территории по степени фрагментации 108
5.2. Характеристика фрагментированности территории Ленинградской области 113
Глава 6. Порядок учета фрагментации при проектировании и экологической оценке дорожно-транспортных сетей 121
6.1. Рассмотрение фрагментации ландшафтов в проектном цикле , 121
6.4. Учет фрагментации ландшафтов при проведении ОВОС 124
6.4.1. Учет фрагментации ландшафтов на первом этапе проведения ОВОС 124
6.4.2. Учет фрагментации ландшафтов на втором этапе ОВОС 125
Выводы 132
Список использованной литературы 135
- Фрагментация ландшафтов как воздействие дорожно-транспортных сетей на окружающую среду
- Характеристика фрагментации как воздействия дорожно-транспортных сетей на экосистемы
- Мировой опыт контроля качества процессов экологической оценки
Введение к работе
Актуальность темы. Фрагментация ландшафтов (территорий, или экосистем) представляет собой комплексное воздействие инженерных линейных сооружений, главным образом дорожно-транспортных сетей, на экосистемы. Результатом фрагментации являются такие необратимые последствия, как сокращение численности и исчезновение видов, потеря биоразнообразия и. снижение устойчивости экосистем в региональном масштабе. Основными механизмами влияния фрагментации на экосистемы являются островной эффект или собственно фрагментация (ОЭФ), граничный и барьерный эффекты. В настоящее время фрагментация не учитывается при проектировании развития ДТС и их элементов, наименее развит учет ОЭФ; граничный и барьерный эффекты принципиально могут выявляться при прогнозе методом аналогий. Также фрагментация не рассматривается в процедурах экологической оценки -оценке воздействия на окружающую среду (ОВОС) и экологической экспертизе. Это объясняется отсутствием методической базы прогноза и анализа фрагментации при проектировании ДТС. Таким образом, разработка научно-технических основ учета экологических последствий фрагментации экосистем при проектировании ДТС является актуальной научно-практической задачей.
Наиболее перспективными направлениями учета ОЭФ при проектировании ДТС являются нормирование и зонирование территории, а также.их интеграция в процесс ОВОС. В настоящее время пути нормирования фрагментации и методики зонирования фрагментации; территории не разработаны, что делает исследования в этом направлении крайне актуальными.
Необходимым условием учета фрагментации в проектном цикле и при проведении экологической оценки является разработка и. обоснование использования количественных мер ОЭФ, дающих возможность объективно оценить состояние фрагментации территории, проводить нормирование фрагментации, а также являющихся критериями сравнения, отбора и оптимизации альтернатив размещения элементов ДТС.
Для экологической оценки ДТС необходимо изучение фрагментированно-сти экосистем региона и проведение объективной классификации территории
региона по степени фрагментации. Проведенное обследование территории Ленинградской области, измерение и анализ количественных характеристик ОЭФ, определение их региональных критических значений обладает безусловной научной и практической значимостью (для зонирования, ОВОС и экологической экспертизы).
Особым прикладным значением обладают научно обоснованные рекомендации по порядку учета фрагментации в ОВОС, для подготовки которых необходима информация, которую можно получить на основе методики контроля качества ОВОС проектов дорожного строительства. Данная методика имеет важное практическое значение для проведения ОВОС и экологической экспертизы проектов развития ДТС,
Цель и задачи исследовании. Целью данной работы является разработка научно-технических основ проведения экологической оценки фрагментации экосистем при проектировании дорожно-транспортных сетей.
В ходе выполнения работы были поставлены следующие задачи:
Разработать и апробировать методику оценки качества документации ОВОС строительства автодорог.
Исследовать свойства количественных показателей ОЭФ и дать рекомендации по их применению в экологической оценке ДТС.
Разработать методику зонирования территории но степени фрагментации естественных экосистем, основанную на применении, количественных показателей фрагментации, и изучить фрагментацию экосистем выбранного региона (Ленинградской области).
Обосновать рекомендации по порядку учета ФЛ в проектировании ДТС и при проведении ОВОС для обеспечения экологических требований.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем: Разработана и апробирована методика опенки качества документации
ОВОС строительства автомобильных дорог;
впервые в качестве количественных мер ОЭФ предложены энтропия, относительная энтропия и коэффициент минимальной необходимой площади;
на моделях территории изучены свойства количественных мер ОЭФ и даны рекомендации по их использованию в нормировании и зонировании ФЛ;
впервые определены количественные показатели фрагментированности территории Ленинградской области;
обоснована возможность разработки предельно допустимых норм ОЭФ на основе изученных количественных мер;
впервые предложены схемы учета фрагментации ландшафтов в проектном цикле при проектировании ДТС и при проведении их ОВОС.
Практическая значимость работы. В практическом плане результаты диссертации могут служить обоснованием использования количественных критериев ОЭФ при экологическом нормировании, в зонировании территорий, при анализе воздействий в ходе проектирования и ОВОС проектов развития ДТС. Разработанная методика оценки качества ОВОС строительства автодорог может применяться при проведении ОВОС и государственной экологической экспертизы строительства автодорог, Разработана методика зонирования территории по критерию степени фрагментации экосистем, которая может применяться для планирования развития ДТС. Полученные результаты позволили предложить порядок учета ФЛ в проектировании ДТС и проведении их ОВОС.
Апробация работы. Результаты работы представлялись на 2-ой Международной конференции «Экология и развитие Северо-Запада России» (С.Петербург, 1997); на семинаре «Сохранение биоразнообразия Баренцева региона» (Павловск, 2001); на рабочей встрече «Экологическая оценка инвестиционных проектов» (Архангельск, 2002); опубликованы в 9 печатных работах.
Фрагментация ландшафтов как воздействие дорожно-транспортных сетей на окружающую среду
Дорожно-транспортные сети (ДТС) являются сооружениями, очень тесно связанными со всеми компонентами среды, эти связи обусловлены в первую очередь наземным расположением дорог и их линейным характером, непрерывностью [1]. Кроме типичных воздействий на окружающую среду, свойственным отдельным элементам ДТС - загрязнения воздуха, почв, водной среды, шумового загрязнения [2, 3, 4, 5, 6], специфика воздействия ДТС в целом состоит в изменении структуры территории и нарушении экологических связей между отдельными частями территории [5, 7].
Фрагментация ландшафтов (экосистем, природных местообитаний, территорий) - процесс деградации местообитаний, происходящий в результате разделения экосистем на отдельные, меньшие по плошали фрагменты местообитаний, фрагментация ландшафтов (ФЛ) является одной из основных угроз для сохранения природного биоразнообразия [7]. Фрагментация обычно является результатом изменений в землепользовании, как правило результатом существования и развития ДТС, в частности, автомобильных и железных дорог. Существует ряд негативных процессов в экосистемах, связанных с фрагментацией: собственно фрагментация или островной эффект, граничный и барьерный эффекты, иопуляционные изменения, влияние физических и факторов внешней среды и пр. 1. Собственно фрагментация, приводящая к «островному» эффекту исчезновения видов в результате уменьшения площади населяемых ими местообитаний
Фрагментации участка экосистемы до и после приложении новой автодороги, S, Si, S2 - площади участков.
Уменьшившаяся площадь местообитаний будет поддерживать, соответственно,, меньший размер популяций, в особенности видов, находящихся на верхних уровнях трофических пирамид. Размер популяции при этом может уменьшится до значения ниже критического. Скорость вымирания видов при этом прямо зависит от размеров территории. Чем меньше площадь участка экосистем и чем больше степень изолированности, тем интенсивнее идет так называемый «фаунистический коллапс».
В популяционной биологии существует ряд моделей жизнеспособности популяций, в том числе связывающие вероятность выживания популяций в течение заданного времени с биологическими и экологическими характеристиками животных, их численностью и площадью территории [8, 9]. Площадь, занимаемая: популяцией, ограничивает численность животных одного вида, проживающих на ней, в силу лимитирующего фактора - потока солнечной энергии по ірофической пирамиде, в частности, зависит от прихода солнечной радиации на единицу площади, от количества энергии, переходящей с одного трофического уровня на другой, от трофического статуса вида, от массы и скорости размножения животных и пр. [10]. В частности, для подсчета площади минимальной необходимой территории (МНТ) может использоваться модель Гудмена[9]:
где T - ожидаемая продолжительность существования популяции;
г - средняя удельная скорость роста численности;
V -дисперсия скорости роста численности, обусловленная колебаниями условий;
Nm - максимальная численность;
х, у - переменные параметры.
Параметры этой модели были связаны с упомянутыми выше энергетическими параметрами:
где К - емкость территории относительно данного вида;
R - площадь, доступная для заселения;
С - количество энергии, накапливающейся за единицу времени на единице
площади в виде пищи, которую могут потребить населяющие данный участок
среды обитания животные данного вида;
S - скорость расходования энергии на собирание пищи с единицы площади;
М- скорость поступления энергии в организм одного вида.
Учитывая это соотношение и полученные эмпирически зависимости, были рассчитаны верхняя и нижняя граница площади МНТ для животных разной массы и для разных климатических зон для 95% вероятности выживания в течение 100 и 1000 лет (рис. 1.2, 1.3), однако авторы отмечают приблизительность приведенных результатов и необходимость дальнейших исследований отдельных видов для уточнения значений площадей МНТ [9]. 2. «Барьерный» эффект заключается в уменьшении экологической проницаемости ландшафта при фрагментации происходит и формирование физических искусственных барьеров между фрагментами исходных природных биотопов и на маршрутах сезонных миграций, например, в виде дорог с интенсивным движением. Миграция из одних участков в другие становится все более сложной, наблюдается рост повреждений и смертности особей при перемещении из одних участков в другие (рис. 1.4). Это приводит к снижению численности, сокращению ареалов и в перспективе - к вымиранию видов [7].
Характеристика фрагментации как воздействия дорожно-транспортных сетей на экосистемы
При проектировании и проведении ОВОС важны характеристики воздействия, анализ которых позволяет рассмотреть его адекватно и [іредложить эффективные меры по его предотвращению и/или снижению его последствий. Рассмотрим основные характеристики фрагментации экосистем по плану, предложенному в пособии ООН «Экологическая оценка» [49, 50].
1. Характер явления фрагментации ландшафтов. Фрагментация ландшафтов представляет собой сложное системное явление, оказывающее отрицательное воздействие на природные комплексы. Фрагментация затрагивает не один компонент экосистемы, а все основные компоненты, которые, в свою очередь, взаимодействуют между собой [51]. Фрагментация представляет собой комплекс процессов, происходящих в природных системах, являющихся следствием физического разбиения этих систем на отдельные участки. Фрагментация влияет на эмерджентные свойства экосистем - структуру экосистемы, продуктивность, биоразнообразие, устойчивость к внешним воздействиям. Механизмы возникновения фрагментации (островной, барьерный, и граничный эффект) складываются из прямых и косвенных воздействий, которые обладают кумулятивными и синергетическими свойствами. Схематически основные взаимосвязи процессов при ФЛ показаны нарис. 1.9.
2. Величина фрагментации- ландшафтов. Последствия ФЛ (уменьшение плотности популяций, гибель животных, уменьшение биоразнообразия на генетическом, видовом и системном уровнях, уменьшение продуктивности и другие), можно выразить количественно [51]. Однако слабая1 изученность явления фрагментации и отсутствие общепризнанных количественных характеристик, а также методик их подсчета приводят к тому, что в мировой практике явление ФЛ не выражается в количественных терминах [52].
3. Локализация фрагментации ландшафтов, Территориальное распределение различных последствий фрагментации неодинаково. Островной эффект ФЛ проявляется независимо от близости дороги за счет сокращения площади, поддерживающей существование популяций. Граничный и барьерный эффекты зависят от стадии фрагментации. На начальных стадиях ФЛ за счет факторов беспокойства- затрагиваются территории, прилегающие к автомобильной дороге. В дальнейшем за счет факторов изоляции и.усиления граничного эффекта фрагментация распространяется вглубь экосистемы: Таким образом, фрагментация не является: локальным воздействием и не ограничена полосой вдоль дороги и размерами землеогвода, санитарно-защитной зоны и прочего, а изменяет функционирование экосистем территории, на которой расположена ДТС, то есть носит региональный, а, в силу значимости и необратимости последствий - и глобальный характер (рис. 2.2) [53].
4. Время проявления и продолжительность фрагментации ландшафтов. Воздействия, приводящие к ФЛ - существование и функционирование ДТС и ее инфраструктуры, являются долгосрочными и, фактически, постоянными. Как следствие, фрагментация носит постоянный характер. Если интенсивность движения транспорта растет, то граничный и барьерный эффекты увеличиваются со временем. Кроме того, развитие ДТС имеет стратегические последствия - вдоль дорог развивается инфраструктура, наличие развитой ДТС способствует развитию промышленности и ірадостроительству. Все это ведет к усилению первопричин фрагментации факторов беспокойства и изоляции, что, в свою очередь, приводит к усилению фрагментации. Некоторые из последствий ФЛ проявляются с начатом строительства дорог (разрыв путей миграции, уничтожение растительности), другие последствия проявляются одновременно с функционированием дороги (гибель животных на трассе, инвазия новых видов), еще одна группа последствий (потеря, биоразиообразия, снижение устойчивости ландшафтов) являются отложенными последствиями фрагментации.
Дорожно-транспортная сеть Западной Европы [20]
3. Обратимость фрагментации ландшафтов, В экосистемах отсутствуют механизмы адаптации к ФЛ [12], в то время как механизмы фрагментации обладают синергетическим эффектом. Некоторые из последствий ФЛ, такие как потеря биоразнообразия, носят необратимый характер.
4. Степень неопределенности. Степень неопределенности при прогнозировании ФЛ очень велика в силу того, что, во-первых, явление слабо изучено и достоверных количественных методик прогноза последствий фрагментации не существует [53]. Во-вторых, ФЛ, как отмечалось выше, является комплексным системным воздействием, что также затрудняет прогноз последствий фрагментации [32], Вероятность проявления фрагментации при наличии ДТС, напротив, высока, в особенности в отсутствие мер по снижению воздействия.
5. Значимость. Значимость последствий фрагментации ландшафтов для окружающей среды высока, так как нарушаются основные характеристики экологических систем, п том числе а-, (3- и х-биоразнообразие и устойчивость к внешним воздействиям. С точки зрения учета фрагментации в проектировании и при ОВОС, значимость определяется конкретной системой принятия экологически значимых решений, в которой происходят процессы проектирования. Так, Canter [54] приводит варианты различных порогов выявления воздействий (табл. 2.1).
Мировой опыт контроля качества процессов экологической оценки
Для получения информации о существующей практике анализа экологических воздействий ДТС в ОВОС, необходимо изучить документы ОВОС проектов развития ДТС. Проведение такого анализа дает возможность выявить причины недостатков и разработать обоснованные рекомендации по повышению эффективности учета воздействий в экологической оценке и при проектировании [69, 70]. Необходимость анализа качества принятия экологически значимых решений для изучения методической обеспеченности ППЭЗР диктуется и тем, что существующая в РФ инструктивная и нормативно-методическая документация, регламентирующая проведение ОВОС, лишь в самом общем плане определяет содержательную сторону и определяет объем исследований по ОВОС [71]. Это объясняется невозможностью регламентировать в одном документе: объем и содержание работ по прогнозу и анализу экологических последствий для всех объектов.
N.Lee и др. рассматривают два подхода к проведению анализа эффективности процессов принятия экологически значимых решений, в частности, анализа процедур экологической оценки [72]:
1. Агрегированный анализ, при котором оценивается система ЭО в целом.
2. Дискретный анализ, при котором используются индикаторы эффективности процесса или результаты различных стадий процесса. Эти индикаторы могут включать:
- степень соответствия ЭО требованиям к качеству выявления значимых воздействий [73];.
- качество документов по ЭО;
- использование/учет результатов ЭО в принятии решений.
В мировой практике для оценки качества документации по экологической оценке наиболее часто применяются систематические наборы критериев, так называемые проверочные пакеты. К достоинствам проверочных пакетов относится то, что они обеспечивают систематический подход к выявлению недостатков документов; по экологической оценке, возможность сравнения различных проектов, исключение до определенной степени субъективных факторов и пр. Существует несколько различных проверочных пакетов [69, 49, 50, 15, 70],
Одна из наиболее распространенных систем проверки качества документов ЭО - пакет оценки качества ЗВ ОС N. Lee и R. Colley [69, 74], ориентированный на соответствие ЗВОС Директиве ЕС 85/337. Версии пакета Ли и Колли, адаптированные с учетом местных условий и требований законодательства, применяются в Великобритании, Германии, Венгрии, Словакии, Польше и ряде других стран [17],
Наиболее информативными с точки зрения изучения практики анализа воздействий в ОВОС являются документы, подаваемые инициатором намечаемой деятельности в специально уполномоченные государственные органы для получения согласований, в том числе материалы оценки воздействия на окружающую среду [48, 75]. В связи с этим закономерен выбор в качестве объекта исследования документации ОВОС.
Проведенный в Российской Федерации анализ качества документов ОВОС линейных проектов показывает низкое качество выполнения требований к ОВОС проектов строительства автомобильных дорог, в особенности в части выполнения требований, соответствующих Директивам Европейской комиссии [76]. Было выявлено низкое качество по следующим категориям:
- учет ближайших и. отдаленных экологических, экономических, демографических и иных последствий;
-характеристика возможных видов воздействия на окружаюпгую среду намечаемой деятельности по альтернативным вариантам;
- описание окружающей среды, которая может быть затронута намечаемой деятельностью в результате ее реализации (по альтернативным вариантам);
- оценка воздействия намечаемой деятельности по альтернативным вариантам, в том числе оценка достоверности прогнозируемых последствий; - оценки неопределенности в результатах анализа воздействий намечаемой деятельности на окружающую среду;
- описание эффектов как прямого, так и косвенного влияния проекта, включая природные компоненты и людей вместе с материальными и культурными ценностями, а также связи между ними;
- учет кумулятивного взаимодействия проектов, осуществляемых одновременно в одном месте;
- изучение сопряженных с оценкой вопросов использования природных ресурсов и емкости среды;
- описание масштаба потенциальных воздействий, включая число затронутых жителей;
- характеристика величины и сложности потенциальных воздействий;
- оценка вероятности возникновения потенциальных воздействий;
- сведения о длительности, частоте и обратимости потенциальных воздействий.
Система проверки качества ОВОС дает органам ГЭЭ возможности [17]:
- подтвердить, что вся необходимая информация была проанализирована и представлена;
- оценить обоснованность и правильность информации, содержащейся в документах по ЭО;
- быстро ознакомиться с предложенным проектом и сделать вывод, нужна ли дополнительная информация;
- оценить значимость экологического воздействия намечаемой деятельности;
- оценить необходимость мер по снижению воздействия и мониторинга экологических воздействий;
- дать рекомендации о допустимости реализации проекта.
