Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические основы создания региональных систем мониторинга окружающей среды (обзор литературы) 8
1.1. Общие подходы к созданию систем мониторинга окружающей среды как основы экологической безопасности 8
1.2. Принципы, современные методы и технологии экологического мониторинга 13
1.3. Экологический мониторинг как основа эффективного управления природопользованием 31
Глава 2. Оценка качества и мониторинг окружающей среды Воронежской области 37
2.1. Методические принципы региональных экологических исследований 37
2.2. Оценка качества и мониторинг среды обитания 44
2.2.1. Состояние и мониторинг атмосферного воздуха 44
2.2.2. Состояние и мониторинг водных ресурсов 55
2.2.3. Состояние и мониторинг ресурсов недр 65
2.2.4. Состояние, мониторинг земельных ресурсов и оценка воздействия токсичных промышленных отходов на окружающую среду 71
2.3. Биоресурсы: состояние, охрана и мониторинг 82
2.3.1. Состояние и мониторинг растительных ресурсов 82
2.3.2. Состояние и мониторинг животного мира 87
2.3.3. Мониторинг и охрана биоразнообразия 90
2.4. Оценка влияния экологической инфраструктуры на состояние окружающей среды и здоровье населения 95
2.5. Оценка экологического риска и комплексное экологическое районирование Воронежской области 107
Глава 3. Информационно-аналитические аспекты и модель формирования региональной системы экологического мониторинга Воронежской области 113
3.1. Действующая система мониторинга и оценка её качества 113
3.2. Биоэкологические основы формирования системы экологического мониторинга и региональная стратегия сохранения биоразнообразия 123
3.3. Методические принципы и информационные аспекты создания и функционирования региональной системы мониторинга окружающей среды 127
Глава 4. Экологические основы оптимизации управления природопользованием на основе мониторинга среды обитания 136
4.1. Повышение эффективности управления природопользованием на основе мониторинговых подходов 136
4.1.1. Административно-правовые основы эффективного экологического управления 138
4.1.1. Эколого-экономические основы эффективного управления 142
4.2. Основные направления региональной экологической политики и предложения по оптимизации природопользования 145
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 162
ВЫВОДЫ 165
ЛИТЕРАТУРА 168
ПРИЛОЖЕНИЕ (иллюстративные и справочные материалы) 184
- Общие подходы к созданию систем мониторинга окружающей среды как основы экологической безопасности
- Состояние и мониторинг ресурсов недр
- Биоэкологические основы формирования системы экологического мониторинга и региональная стратегия сохранения биоразнообразия
Введение к работе
Актуальность темы. Интенсивное техногенное воздействие на окружающую среду приводит к резкому обострению экологической ситуации, что требует создания систем экологической безопасности и мониторинга среды обитания. Наиболее сильному антропогенному воздействию подвергается природно-ресурсный потенциал густонаселенных районов России, например, Центральное Черноземье, в том числе Воронежская область. Деградация состояния окружающей среды на рубеже XX - XXI столетий в определенной степени связана с падением эффективности систем регионального экологического контроля, недостаточным вниманием к обоснованию современных принципов и технологий экологического мониторинга как инструмента информационной поддержки и повышения эффективности сохранения биоразнообразия, а также управления природопользованием.
Несмотря на многочисленные работы в сфере мониторинга, оценки качества и управления охраной окружающей среды (Mum, 1973; Израэль, 1977, 1984; Реймерс, 1983; Бурдин, 1985; Викторов, 1994; Осипов с соавт., 2001) не получила достаточной разработки проблема регионального мониторинга состояния окружающей среды. Исследования нередко узкорегиональны, обладают ведомственной разобщенностью и не направлены на создание системы, обладающей универсальным характером, но при этом адаптированной к условиям конкретного региона.
В Воронежской области проблемам мониторинга посвящены работы В.Г. Артюхова, А.Д. Савко (2003), О.П. Негробова с соавт. (1988, 1997, 2000), М.И. Чубирко (1998), В.И. Федотова с соавт. (2000, 2003), что служит методической основой создания региональной системы экологического мониторинга и экологической политики для оптимизации качества окружающей среды и повышения устойчивости существования основных компонентов биосферы.
Для территории Воронежской области особенно актуально обоснование конкретных подходов к построению системы экологического мониторинга и
определению регламентов её функционирования в условиях высоких антропогенных нагрузок на среду обитания.
Целью настоящего исследования является обоснование экологических принципов формирования и функционирования региональной системы мониторинга окружающей среды.
В качестве базового объекта-региона выбрана Воронежская область как типичная для центра России с развитым аграрно-индустриальным сектором, экологическая инфраструктура которого характеризуется интенсивным воздействием на среду обитания, растительный и животный мир.
В соответствии с поставленной целью решаются следующие основные задачи.
1. Оценка качества природно-ресурсного потенциала Воронежской области, определение закономерностей динамики и антропогенной трансформации экосистем на основе информационной базы экологических данных за 10-летний период (1994 - 2003 гг.).
2. Определение ведущих факторов, формирующих экологическую обстановку в регионе, и анализ экологических последствий техногенного воздействия на среду обитания и здоровье населения.
3. Комплексное экологическое районирование и характеристика классов экологического состояния окружающей среды в районах Воронежской области.
4. Разработка основных положений региональной стратегии сохранения биоразнообразия как основы формирования экологического каркаса агропромышленного региона с интенсивным антропогенным воздействием на среду обитания.
5. Создание концептуальной модели регионального экологического мониторинга на базе сочетания инструментального, расчетного и аналитического методов.
6. Определение основных регламентов функционирования системы экологического мониторинга и обоснование размещения сети постов экологического контроля в Воронежской области.
7. Разработка рекомендаций и внедрение мероприятий для повышения эффективности управления природопользованием в регионе на основе системы мониторинга окружающей среды и рационализации системы экологического управления.
Объект исследования - природно-ресурсный потенциал, в том числе биологические ресурсы Воронежской области. В качестве предмета исследования выступают экологические связи в природных и антропогенных экосистемах, а также оценка качества среды с точки зрения теории экологических рисков и мониторинга состояния среды обитания.
Научная новизна и теоретическая значимость работы определяются тем, что впервые на примере Воронежской области проведено комплексное исследование влияния экологической инфраструктуры на природно-ресурсный потенциал с нормированием уровней воздействия и оценкой экологических последствий.
Обоснована региональная стратегия сохранения биоразнообразия региона как основа региональной экологической политики и природоохранной стратегии в целом.
Разработана концептуальная модель комплексного экологического мониторинга с учетом оценки абиотических и биотических компонентов среды обитания, нормирования уровней воздействий и комплексного экологического районирования.
Усовершенствованы экологические принципы управления
природопользованием региона на основе комплексного (экосистемного) подхода и с учетом современных методов и технологий мониторинга среды обитания.
Практическая значимость работы. Выполненное исследование позволило обосновать и практически внедрить ряд целевых мероприятий по улучшению окружающей среды Воронежской области и развитию системы комплексного экологического мониторинга. Результаты диссертационной работы учтены при разработке областных целевых Программ «Экономического
и социального развития Воронежской области на 2002-2006 гг.», «Экология и природные ресурсы Воронежской области на 2002-2010 гг.», а также при разработке более 30 других нормативных актов Воронежской области по вопросам природопользования и охраны окружающей среды в течение 1995 -2004 гг.
Результаты исследований внедрены в учебный процесс биолого-почвенного факультета Воронежского государственного университета (используются для чтения дисциплин экологического профиля).
Положения, выносимые на защиту.
1. Региональная политика в области сохранения биоразнообразия является основой формирования экологического каркаса и системы рационального природопользования.
2. Формирование и функционирование региональной системы мониторинга окружающей среды необходимо для оценки качества окружающей среды и комплексного экологического районирования.
3. Создание региональной системы мониторинга окружающей среды служит экологическим обоснованием для оптимизации и управления природопользованием.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены на региональной научно-практической конференции «Наука и экологическое образование в ЦЧР» (Воронеж, 1987); Всероссийской конференции «Сосновые леса России в системе многоцелевого лесопользования» (Воронеж, 1993); IV региональной научно-практической конференции «Вопросы региональной экологии» (Тамбов, 2000); 3 Международной конференции «Высокие технологии в экологии» (Воронеж, 2000); на научных конференциях и отчетных сессиях биолого-почвенного факультета Воронежского госуниверситета (Воронеж, 2000 - 2003).
Публикация результатов исследования. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе 1 методическое пособие и 1 монография в соавторстве.
Общие подходы к созданию систем мониторинга окружающей среды как основы экологической безопасности
Проблема устойчивого развития общества, осознанная вследствие очевидной ограниченности природно-ресурсного потенциала, является чрезвычайно важной. В условиях растущего техногенного воздействия на окружающую среду актуальна не только проблема борьбы за сохранение природной среды, но и более сложный вопрос о стратегии этой борьбы, об оптимальных возможностях использования возобновляемых и невозобновляемых ресурсов биосферы (Протасов, Молчанов, 1995; Ревелль, 1995; Новиков с соавт., 1997).
Экологический аспект устойчивого развития предполагает широкий круг мер, направленных на сохранение окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов: охрану атмосферы; рациональное использование земельных ресурсов; сохранение лесов; борьбу с опустыниванием и засухой; сохранение биологического разнообразия; охрану и рациональное использование водных ресурсов; экологически безопасное использование биотехнологий; повышение безопасности- использования токсичных химических веществ; решение проблемы отходов.
Рубеж XX - XXI веков для России характеризуется нарастанием социально-экономических трудностей в осуществлении Федеральных, отраслевых и региональных программ оздоровления окружающей среды; истощением природно-ресурсного потенциала; ухудшением здоровья населения, особенно в индустриально-развитых регионах (Геохимия окружающей среды, 1990; Региональные и локальные проблемы..., 1995; Экология, охрана природы..., 1997). В этой связи обеспечение экологической безопасности становится важнейшим компонентом национальной безопасности, оказывая все большее влияние на благополучие и здоровье населения, а также на экономическое развитие всех отраслей народного хозяйства (Серов, 1993).
В такой ситуации особенно важна объективная информация о фактическом состоянии окружающей среды, что становится возможным путем организации специальных систем наблюдения, контроля, оценки и прогноза состояния природной среды (мониторинга) в местах интенсивного антропогенного воздействия и в глобальном масштабе.
Термин "мониторинг" был официально обоснован в 1972 г. на Стокгольмской конференции ООН по проблемам окружающей среды. Под мониторингом подразумевалось создание специальной системы постоянных наблюдений элементов окружающей природной среды в пространстве и во времени. Общие подходы к формированию систем мониторинга окружающей среды для наблюдения, оценки и прогноза состояния окружающей среды сформулированы в 70-90-е годы прошлого столетия в трудах И.П. Герасимова (1975, 1977), Н.К. Гасилиной с соавт. (1977), Ю.А. Израэля (1977, 1984), А.Д. Фейерклафа (1977), В.Е. Соколова, Н.Н. Смирнова (1980), Р.Е. Манна (1980), К.С. Бурдина (1985), Б.В. Виноградова (1991), Г.И. Швебса (1993), А.Д. Викторова, В.М. Кутузова (1994), S. Rippon (1994) и других исследователей.
Экологический мониторинг включает прогноз антропогенных изменений биосферы и ответных реакций экосистем, а также изменений, связанных с загрязнением среды обитания, урбанизацией, сельскохозяйственным использованием земельных ресурсов. Эти идеи базировались на общесистемных представлениях о закономерностях функционирования экосистем и экологической оценке качества среды, обоснованные в трудах Н.Ф. Реймерса (1983, 1990), В.Г. Горшкова (1995), В.И. Данилова-Данильяна с соавт. (1997). После принятия Постановления Правительства РФ «О создании Единой государственной системы экологического мониторинга» (1993) мониторинг рассматривается как одна из составляющих общенациональной системы экологической безопасности (Егоренков, 1994; Беляев, 1996).
Ряд исследователей систему мониторинга понимал не только как процесс наблюдения, но и как систему управления состоянием окружающей среды, осуществляемую в различных масштабах и в том числе глобальном. Например, И.П. Герасимовым (1975, 1977) была предложена трехступенчатая содержательная иерархия мониторинга: 1) биоэкологический (санитарно-гигиенический) мониторинг; 2) геоэкологический (природно-хозяйственный) мониторинг, включающий наблюдения за состоянием природных экосистем и преобразованием их в природно-технические; 3) биосферный (глобальный) мониторинг. Более активная, управленческая концепция мониторинга нацеливала на выявление и контроль вредных экологических факторов, экологически неблагополучных регионов, создание экологически ориентированной экономики и активное международное сотрудничество.
Исходной базой для создания региональных систем мониторинга окружающей среды служат оценочные экологические исследования, направленные на изучение ответных реакций экосистем на антропогенные воздействия и оценку риска для здоровья населения, связанного с загрязнением окружающей среды (Прохоров, 1991; Ревич, Гурвич с соавт., 1995, 1996; Экологический мониторинг..., 1995).
Для оценки состояния окружающей среды было предложено использование физических, химических и биологических показателей. В этой связи возникла проблема определения допустимых экологических нагрузок и соответствующего ограничения (нормирования) существующих антропогенных нагрузок с учетом совокупности возможного вредного воздействия многих факторов, а также возможных экологических, экономических и социальных последствий.
Экологический мониторинг позволяет:
- обеспечить постоянную оценку экологических условий среды обитания человека, выявить текущее состояние природных сред и биологических объектов (растений, животных, микроорганизмов и т.д.), а также функциональную целостность экосистем;
- определить корректирующие действия в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются;
-установить причины негативного воздействия на природные среды природные объекты, геоэкосистемы, а также источники их возникновения до того, как будет нанесен значимый ущерб.
Реализация государственной политики в области охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности требует применения эффективной системы принятия решений или системы управления, которая должна опираться на достоверную информацию о состоянии природных сред, источников антропогенного воздействия на них, реализованных и возможных последствиях таких воздействий (Государственное и муниципальное управление..., 2001).
Состояние и мониторинг ресурсов недр
Минеральные ресурсы Воронежской области представлены:
- месторождениями не общераспространенных полезных ископаемых федерального значения : огнеупорные глины (Латненское месторождение — 22588 тыс. т + целики 3243 тыс.т, Криушанское месторождение — 42,25 млн. т.); охры глинистые (Рудаевское месторождение -1792тыс.т, Бутурлиновское месторождение - 705 тыс. т); формовочные пески (Подгоренское месторождение - 21250 тыс. т, Станичное месторождение - 189,93 тыс. т); мергель для цементной промышленности (Подгоренское месторождение — 130437 тыс. т); бентонитовые глины (Никольское месторождение — 1401,33тыс.т., месторождение Подгорное - II - 3218,2 тыс.т, месторождение Майдан-Бентонитовый - 622 тыс.т); стекольные пески (Богдановское месторождение - 5,5 млн.т); торф (128 месторождений - 4271 тыс. т);
- месторождениями общераспространенных полезных ископаемых областного значения : граниты (Шкурлатовское месторождение-410445 тыс. м3,месторождение «Тихий Дон» - 3341 тыс. м3); мел (всего 11 месторождений - 107052 тыс.т, в том числе Копанищенское месторождение 58757 тыс. т); керамзитовое сырье (3 месторождения - 5515 тыс. м3); пески строительные (28 месторождений-114424тыс. м3); кирпичные суглинки (58 месторождений - 70169 тыс. м3); пески - отощители (14 месторождений — 5086 тыс.м3); песчано — гравийный материал (1 месторождение — 5317 тыс. м3); песчаники (3 месторождения — 2992 тыс. м3); известняки (Кривоборское месторождение — 1200 тыс. м3).
В Воронежской области на базе разведанного минерального сырья работают горнодобывающие предприятия, наиболее крупными из которых являются: ОАО «Павловскгранит» (гранит на щебень), ОАО «Воронежское рудоуправление» (огнеупорные глины), ЗАО «Семилукский КСМ» (песок для керамического кирпича), ОАО «Подгоренский цементник» (цем. сырье), ОАО «Журавский охровый завод» (охры), ООО «Формматериалы» (формовочные пески), ЗАО «Воронежский КСМ» (песок для силикатного кирпича), ЗАО «Копанищенский КСМ» (мел). На базе использования местных минеральных вод развита сеть санаторно-лечебных учреждений.
Анализ динамики развития минерально-сырьевой базы Воронежской области за десятилетний период свидетельствует о позитивных тенденциях, выражающихся в расширении объемов геологоразведочных работ, направленных на прирост запасов полезных ископаемых, используемых в различных отраслях народного хозяйства области.
Государственный контроль за геологическим изучением и использованием недр на территории области осуществляет Главное управление природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Воронежской области совместно с Управлением Верхнє — Донского округа Госгортехнадзора России.
К основным проблемам недропользования относятся следующие.
1. Самовольная (безлицензионная) разработка месторождений полезных ископаемых.
2. Организация кустарных карьеров для добычи строительных песков и суглинков, закладываемых без оформления земельного отвода, проведения геологоразведочных работ и подсчета запасов сырья, дальнейшего проведения рекультивационных работ (ЗАО «Юговосдорстрой», ООО «Стройраствор» и МУЛ «УКХиБ» Левобережного района г. Воронежа, АОЗТ «Комбинат СМиК Анненский», «МПМК Бутурлиновский», ООО «Твердохлебовский»).
3. Невыполнение лицензионных условий пользования недрами (нерегулярная плата налога на добычу полезного ископаемого, отсутствие плана развития горных работ, неполный учет объемов добытого сырья, не утверждаются нормативы потерь, отсутствие проектов горно-геологического мониторинга, невыполнение предписаний госконтроля) - ЗАО «Семилукский КСМ», ОАО «Трест Придонхимстрой», ОАО «Донатомстрой», ЗАО «Бобровский кирпичный завод» ОАО «ВАСО» кирпичный завод, ОАО МПМК «Воробьевская» и другие.
Динамика ежегодного объема добычи полезных ископаемых за последние семь лет приведена в таблице 2.6.
На территории Воронежской области выявлен довольно обширный комплекс экзогенных геологических процессов (ЭГП), развитие которых предопределено особенностями геологического строения территории, разнообразием типов форм рельефа, новейшими тектоническими движениями в сочетании с активным техногенным воздействием сильно урбанизированной территории на геологическую среду.
Основные генетические типы ЭГП, развитые на территории Воронежской области: эрозионный (донный - временных водотоков, боковой - по склонам временных и постоянных водотоков, плоскостной), оползневой, карстовый, суффозионный, просадочный и связанный с заболачиванием. Наиболее поражены ими западная часть области (краевая часть Среднерусской возвышенности, правобережье р. Дон), юго-восточная (Калачская возвышенность) и северо-восточная части области (в пределах Окско-Донской низменности).
Овражная эрозия приурочена к склонам водоразделов и речных террас, сложенным легко размываемыми горными породами. Наиболее широко этот процесс развит на указанных выше территориях. В административном отношении это Семилукский, Хохольский, Ыижнедевицкий, Лискинский, Кантемировский, Калачеевский, Новохоперский, Воробьевский районы.
Биоэкологические основы формирования системы экологического мониторинга и региональная стратегия сохранения биоразнообразия
Важнейшим критерием оценки гомеостаза окружающей человека среды следует считать состояние отдельных популяций животных, растений и экосистем в целом, что наиболее объективно проявляется в функционировании сети ООПТ в регионе. Главная цель оптимизации региональной сети ООПТ заключается в содействии стабилизации негативного воздействия общества на природную среду посредством эффективной реализации своих функций каждой охраняемой территорией. А это возможно только при функциональной интеграции всех форм ООПТ региона в единую систему.
Поскольку в совокупности мониторинговых измерений наиболее важны данные о структуре экологических систем, отражающие их состояние и динамику, то на региональном уровне в структуре экологических центров должны быть документирующие природную среду подразделения.
Сеть ООПТ Воронежской области формировалась на протяжении нескольких десятилетий и в настоящее время представлена 2 государственными природными заповедниками («Воронежский биосферный» и «Хоперский»), государственным природным заказником федерального значения «Каменная степь», государственными комплексными природными заказниками регионального значения «Хоперский», «Степной» и «Коротоякские акваорешники», областным природным, архитектурно-археологическим музеем-заповедиком «Дивногорье», 162 памятниками природы и дендропарком. Общая площадь ООПТ - около 2 %, а с учетом зоологических (охотничьих) заказников составляет 9 % от территории области. Разнообразие категорий ООПТ позволяет достаточно эффективно решать свойственный для них круг природоохранных проблем, однако инфраструктура ООПТ требует улучшения.
Наиболее массовой категорией ООПТ являются памятники природы, достаточно репрезентативно представляющие ландшафтно-ресурсный потенциал региона, редкие и реликтовые ландшафты. Из 162 памятников природы: ландшафтных - 7, геологических - 13, гидрологических - 23, биологических (лесных) - 67, биологических (комплексных) - 52. Более половины из них являются биологическими, что отражает стремление сохранить в пределах ареала опорные территории с характерным комплексом видов животных и растений.
В рамках областной программы «Экология и природные ресурсы Воронежской области на 2002-2010 годы» уже приняты меры для развития системы охраняемых природных территорий в виде «Экологического каркаса» области, который позволит решать проблемы сохранения биоразнообразия в условиях мощного антропогенного пресса на природные территории. В «Экологический каркас», представляющий систему наиболее ценных по своим природным характеристикам участков территорий, пространственно связанных между собой, особо охраняемые территории должны войти как узловые, опорные пункты. Для равномерного распределения опорных пунктов необходимо направить усилия на выявление и закрепление памятников природы в наиболее перспективных для этого районах области: Борисоглебском, Бутурлиновском, Верхнемамонском, Калачеевском, Ольховатском, Петропавловском. В качестве связующих коридоров могут выступать искусственные защитные лесные полосы, создаваемые в ходе реализации областной программы эколого-ландшафтного земледелия. Стратегические задачи сохранения биоразнообразия региона отражены на рис.3.1.
Воронежской области
Размещение и инфраструктура ООПТ области требуют существенной модернизации. В ходе экспертно-оценочных, экспедиционных и биоиндикационных исследований нами отмечены проявления процессов деградации многих природных комплексов в составе ООПТ, неудовлетворительное санитарное состояние ряда дендрологических памятников природы, расположенных на землях Панинского, Острогожского, Грибановского районов.
Существует острая необходимость в расширении сети ООПТ, особенно это касается такого угрожаемого биома как степи. Об этом уже сказано в ряде региональных работ (Агафонов, 2002; Григорьевская, 2003). Первым шагом должно быть увеличение площади степного памятника природы урочища Шлепчино (Богучарский район) с 200 га до 1000 га за счет прилегающих богатых степной флорой территорий в окрестностях сел Криницы и Кравцово. На описываемой территории встречаются редчайшие для всего Центрального Черноземья такие степные и пустынные виды как Eriosynaphe longifolia (Fisch. ex Spreng.) DC, Ferula tatarica Fisch. ex Spreng. и другие; весной образует аспект цветущий Tilipa gesneriana L. (Т. schrenkii Regel). В перспективе необходимо создание на основе этого уникального участка нового степного заповедника в состав которого вошли бы разрозненные степные территории на юге и юго-востоке области, в том числе единственный сохранивший до настоящего времени участок плакорной ковыльной Хрипунской степи.
Кардинального расширения требует и единственный памятник природы в Верхнемамонском районе - урочище Ореховое - с 50 га до 500 га, за счет присоединения к нему соседних степных склонов с выходами мела ниже по течению р.Дон, где широкое развитие получили кальцефитные сообщества с Artemisia hololeuca Bieb. ex Bess., Festuca cretacea T. Pop et Proskorjakov и др.
Полностью отсутствуют ботанические памятники природы и в юго-восточном Калачеевском районе, где встречаются балки с хорошо сохранившимися ковыльниками. Следует расширить и территорию музея-заповедника «Дивногорье» за счет присоединения к нему степного правобережья Дона в Лискинском и Каменском районах.
В окрестностях с. Березняги, Дедовка Петропавловского района мы рекомендуем организовать памятники природы для охраны псаммофитных степей, богатых эндемичной флорой, а в северной части области существующая сеть ООПТ может быть значительно пополнена степными и ценными луговостепными участками в Нижнедевицком (окрестности с.Острянка, с.Синие Липяги) и Хохольском (окрестности с.Хохол, урочище Ровное) районах. Общая площадь рекомендуемой перспективной сети ООПТ в бассейне Среднего Дона может составить более 3000 га (Агафонов, 2002).
