Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические основы устойчивого развития социо-эколого-экономических систем. Критерии оценки их реального состояния 9
1.1. Проблемы взаимодействия общества и природы на современном этапе, пути их решения 9
1.2. Экологические стратегии современной цивилизации 26
1.3. Обзор стратегий переходного периода. Критика существующих концепций 36
1.4. Социо-эколого-экономические системы, закономерности их функционирования 53
1.5. Оценка состояния окружающей среды с помощью системы эколого-экономических показателей 60
1.6. Оценка качества окружающей среды с помощью системы медико-демографических показателей 72
1.7. Нормирование и стандартизация качества окружающей среды 78
Глава 2. Материалы, объекты, методы исследований 89
2.1. Социо- колого-экономические системы Самарской и Нижегородской областей как объекты научного исследования 89
2.2. Использование системы эколого-экономических и медико-демографических показателей для оценки качества окружающей среды Самарской и Нижегородской областей 102
2.3. Алгоритм вычисления, обоснование и характеристика индекса антропогенной нагрузки (1а)[) 106
2.4. Методика расчета эмиссии двуокиси углерода в атмосферу с дымовыми газами котлов тепловых электростанций и котельных 107
Глава 3. Анализ напряженности экологической ситуации состояния территорий Самарской и Нижегородской областей на основе индекса антропогенной нагрузки (1ап) 110
3.1. Зонирование территории Самарской области на основе индекса антропогенной нагрузки (1ан)
3.2. Анализ экологического состояния территории Самарской области на основе индекса антропогенной нагрузки (1ак) 114
3.3. Зонирование территории Нижегородской области и анализ ее экологического состояния на основе индекса антропогенной нагрузки (1ан)... 121
3.4. Сравнительный анализ экологической ситуации на территориях Самарской и Нижегородской областей на основе индекса антропогенной нагрузки (1ан).. 128
3.5. Оценка результатов проведенного анализа по отдельным районам Самарской и Нижегородской областей 134
3.6. Оценка факторов, влияющих на экологическую ситуацию в Нижегородской и Самарской областях 145
Заключение 152
Литература 156
Приложения 172
- Проблемы взаимодействия общества и природы на современном этапе, пути их решения
- Социо- колого-экономические системы Самарской и Нижегородской областей как объекты научного исследования
- Зонирование территории Самарской области на основе индекса антропогенной нагрузки (1ан)
Введение к работе
Глобальные и локальные изменения качества окружающей среды под влиянием антропогенной деятельности имеют нарастающую тенденцию и уже привели к проблеме «глобального экологического кризиса» планетарного масштаба, являющегося составной частью общесистемного кризиса современной цивилизации. Его дальнейшее развитие и переход в экологическую катастрофу может оказаться губительным для всего человечества.
Осознание этого факта привело к необходимости пересмотра парадигм развития современной цивилизации. Продолжительное время развития человечества его экономические интересы господствовали над экологическими, существующая парадигма «потребление ради процветания» способствовала появлению современных экологических проблем. Сейчас сформировалось понимание того, что экология и рациональное природопользование все в большей степени должны ограничивать «природоемкую экономику».
В поисках выхода из сложившейся ситуации была предложена концепция перехода на путь устойчивого развития («sustainable development»), принятая международным сообществом на Всемирной конференции в Рио-де-Жанейро (1992 г.) и получившая дальнейшее развитие на Всемирном Саммите в Йоханнесбурге (2002 г.).
Для Российской Федерации она нашла отражение в ряде документов и нормативно-правовых актов, основанных на Указах Президента России о необходимости разработки концепции устойчивого развития (1994 г.) и о переходе России на путь устойчивого развития (1996 г.). Сегодня эти представления сформулированы в «Экологической доктрине Российской Федерации» (2002 г.).
Актуальность темы
Решение проблемы перехода страны на путь устойчивого развития невозможно без перехода к устойчивому развитию каждого ее региона, в связи
с чем существует необходимость выработки методологии анализа состояния территорий различного масштаба с выявлением факторов, вызывающих дестабилизацию и ограничивающих их развитие. На это ориентирует и раздел «Региональная политика в области экологии» в «Экологической доктрине Российской Федерации», где прямо говорится о необходимости «внедрения природно-ландшафтного, в том числе бассейнового принципа управления природными комплексами».
Поскольку, основным дестабилизирующим фактором территории является антропогенный, правомерно для анализа ее состояния использовать уровень антропогенной нагрузки, определяемый через соотношение нарушенных и ненарушенных хозяйственной деятельностью территорий (Горшков, 1988; Данилов-Данильян, Лосев, 2000; Гелашвили, Басуров и др., 1999; Гелашвили, Розенберг и др., 2000). К числу последних можно отнести лесопокрытые площади, несмотря на то обстоятельство, что тотальная антропогенная деятельность делает условным понятие «естественные экосистемы».
Проблема сохранения ненарушенных хозяйственной деятельностью территорий тесно связана с проблемой их устойчивого развития и функционирования, поскольку только естественные экосистемы способны обеспечить замкнутые круговороты веществ и энергии и поддерживать стабильность окружающей среды при определенном спектре воздействия на нее.
Актуальной, на сегодняшний день, остается и разработка научной основы самой парадигмы устойчивого развития. При этом очевидно, что для формирования целостных представлений о процессах, происходящих в системе «Общество - Природа», необходимо применение интегрального междисциплинарного подхода, включающего идеи и методы экологии, экономики, социологии, географии, токсикологии и других научных дисциплин.
Таким образом, разработка методов оценки уровня антропогенного воздействия на территории с учетом роли сохранившихся естественных экосистем и применение их на практике представляется актуальной и перспективной, что и демонстрируется в данной работе для сравнительного анализа экологического состояния территорий Самарской и Нижегородской областей.
Цель исследования
Проведение межрегионального экологического анализа на основе использования интегральных оценок допустимого антропогенного воздействия на природно-антропогенные объекты различных территорий для целей комплексного районирования.
Задачи исследования
1) С помощью интегральных индексов антропогенной нагрузки
произвести оценку соотношения ненарушенных и нарушенных хозяйственной
деятельностью территорий.
Провести региональный и межрегиональный экологический анализ состояния территорий Самарской и Нижегородской областей и их отдельных районов; осуществить зонирование и картирование территорий исследуемых областей на основе использования данных проведенного кластерного анализа.
Оценить особенности влияния природных и антропогенных факторов на экологическую ситуацию изучаемых территорий и выявить причины имеющихся различий их экологического состояния.
Положения, выносимые на защиту
При оценке экологической ситуации на какой-либо территории и проведения межрегионального экологического анализа необходимо использовать индексы антропогенной нагрузки, учитывающие соотношение нарушенных и ненарушенных хозяйственной деятельностью территорий.
Результаты кластерного анализа, используемые для проведения экологического зонирования отдельных территорий (Нижегородской и
Самарской областей), отличны от результатов кластерного анализа, проводимого в целях экологического зонирования совместно рассматриваемых территорий тех же областей, при этом последние являются более информативными.
3) Проведенный межрегиональный экологический анализ территорий имеет значимость для целей комплексного районирования.
Связь с плановыми НИР
Диссертация выполнена в рамках НИР Института экологии Волжского бассейна РАН по темам:
«Комплексный анализ экосистем разного масштаба (страна — бассейн
реки — область — город) с целью достижения устойчивого развития» (раздел
1.2.6. Теория и методы экологической экспертизы. Программа ООБ РАН; 1996-
2000 гг.);
«Оптимизация системы эколого-экономических параметров
устойчивого развития территорий Среднего Поволжья» (раздел 1.2.6. Теория и
методы экологической экспертизы. Программа ОБН РАН; 2001-2003);
«Оптимизация природного комплекса Среднего Поволжья в целях
достижения устойчивого развития территорий» (раздел о б ще институте кой
темы «Биоразнообразие, устойчивость и охрана наземных экосистем с
различным уровнем антропогенной трансформации в бассейн Средней и
^ Нижней Волги» (2004-2006 гг.).
Грант Российского гуманитарного научного фонда (1999-2000 гг.) №99-
06-00074а «Разработать метод оценки напряженности региональной
экологической ситуации с помощью индекса антропогенной нагрузки».
Научная новизна
Впервые для оценки экологического состояния Самарской области и ее
^ районов был рассчитан индекс антропогенной нагрузки, учитывающий
соотношение нарушенных и ненарушенных хозяйственной деятельностью
территорий. Осуществлено экологическое зонирование и дан анализ
особенностей региональной экологической ситуации ее территории на основе использования метода кластерного анализа с дальнейшим построением электронных карт. Впервые проведен межрегиональный экологический анализ состояния территорий Самарской и Нижегородской областей.
Практическая значимость
Для 27 административных районов Самарской области рассчитаны годовые валовые выбросы диоксида углерода от котлов тепловых электростанций и котельных. Проведенное экологическое зонирование может быть учтено при разработке комплексного районирования территории. Основные выводы работы способствуют принятию правильных управленческих решений в сфере экологической безопасности, охраны окружающей природной среды и рационального природопользования Самарской области, а также рациональному распределению финансовых ресурсов, выделяемых на решение экологических проблем внутрирегионального и межрегионального характера.
Публикации и апробации результатов исследований
По теме диссертации опубликовано 16 работ. Результаты исследований докладывались на Международной конференции «Экологические проблемы бассейнов крупных рек — 2» (Тольятти, 1998 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы стабилизации экономики» (Пенза, 1999 г.); на II Международной научно-практической конференции «Безопасность транспортных систем» (Самара, 2000 г.); на III и V городских научно-практических конференциях «Наука - сервису города» (Тольятти, 2002 и 2005 гг.); на III Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы российской экономики» (Пенза, 2004 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Окружающая среда и здоровье» (Пенза, 2004 г.), а также на семинарах Тольяттинской государственной академии сервиса и Института экологии Волжского бассейна РАН.
Объем и структура работы
Материалы диссертации изложены на 210 страницах. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, выводов, списка литературы и 11 приложений. В работе приведено 15 рисунков и 18 таблиц. Список цитированной литературы включает в себя 193 источника, в том числе 19 иностранных.
Проблемы взаимодействия общества и природы на современном этапе, пути их решения
Многовековая эксплуатация человеком окружающей среды без учета закономерностей ее функционирования привели к возникновению предкризисной глобальной экологической ситуации и локальным кризисам.
Приближение глобального экологического кризиса, локальные экологические проблемы инициировали необходимость пересмотра политики хозяйствования и необходимость прихода к планетарному консенсусу, который должен заключаться в смене парадигм развития. Смена парадигм развития, происходящая в настоящее время, сопровождается изменением соотношения между экономикой и экологией. Продолжительное время развития человечества экономические приоритеты довлели над окружающей средой и практически не учитывали тех последствий, которые накапливались веками. В результате были нарушены естественные регулирующие механизмы природы, благодаря которым все параметры окружающей среды поддерживались на определенном качественном уровне, оптимальном для жизнедеятельности человека и других живых организмов. В настоящее время превышены все экологические пределы воздействия на биосферу планеты, что привело к нарушению ее устойчивости (Горшков, Кондратьев и др., 1992; Данилов-Данильян, Горшков, Арский и др., 1994; Лосев, 1996). В отличии от других событий в истории и предистории человечества, связанных с локальными и региональными нарушениями окружающей среды (кризис промысла и собирательства, кризис консументов, кризис примитивного земледелия и т. д.) современная экологическая ситуация угрожает выживанию человечества как вида и существованию биоты (Жирмунский, Кузьмин, 1990; Медоуз и др., 1994).
Сегодня, экология и рациональное использование окружающей среды все в большей степени ограничивает экономику, ее развитие, заставляет задуматься о проводимой политике. Эти ограничения проявляются на различных уровнях: международном (космическом, планетарном), государственном, региональном и локальном (города, населенные пункты). Их уровень, степень действия и значимость различны для каждого региона и структурного образования, что делает необходимым выявления этих факторов для каждого конкретного случая.
Принятие Россией парадигмы устойчивого развития делает необходимым изучение стартовой ситуации, выбора пути перехода и выработки управляющих механизмов позволяющих существовать в режиме устойчивого развития для различных структурных образований. Актуальным на сегодняшний день является и научная основа самой парадигмы устойчивого развития с учетом междисциплинарного подхода, включающего экологию, экономику, социологию, науку, культуру, религию и другие области человеческой деятельности. Переход к устойчивом развитию требует изменения способов деятельности и потребления, смены приоритетов, предполагает глубокую перестройку экономики, политики, трансформацию ценностей культуры и воспитания (Кондратьев, Данилов-Данильян и др., 1993; Кузнецов, 1992). Таким образом требуется радикальное изменение типа развития цивилизации. Общество должно отказаться от принципа «потребление ради процветания» и перейти к ограниченному потреблению ресурсов с учетом возможностей окружающей среды (Данилов-Данильян, Лосев, 2000).
Господство «философии потребления» привело к формирования принципа бытия «Биосфера для Человека». В основе этого принципа лежит двойственная природа человека, как элемента социо - эколого - экономической системы. С одной стороны, он является частью биосферы, с другой стороны, человек — биосоциальное существо, находящееся в конфликте с подсистемой «Биосфера». Сущность конфликта заключается в том, что человек своей целенаправленной деятельностью воздействует на процессы, происходящие в биосфере, способен управлять ими, что является отличительной чертой от других представителей биоты.
Ресурсный путь развития, а также господствующие, принципы «Биосфера для Человека» и «Человек - царь природы», привели к тому, что биосфера рассматривается человеком как источник ресурсов для удовлетворения своих возрастных потребностей.
Исходной причиной противоречий между обществом и природой является характер законов общественного развития, отличающихся от законов биологической эволюции. Развитие общества вывело биологический вид {Homo sapiens) из-под действия естественного отбора, межвидовой конкуренции, ограничивающих механизмов роста численности вида и т.д., расширило приспособительные возможности человека, привело к резкому увеличению надбиологических потребностей.
По биологическим законам, управляющих численностью особей какого -либо вида животных, количество крупных приматов одного вида должно составлять 10-100 тыс. особей. Человечество вышло за границы своей первоначальной экологической ниши тем самым вступив в конфликт с природой.
Анализ ситуации показывает, что причины экологических проблем во многом связаны с игнорированием обществом и его лидерами фундаментальных и объективных законов устройства и функционирования живой природы и совершенно неоправданным вычленением социума из континуума органического мира. Человечеству необходимо в пределах характерных биологических времен согласовать свое развитие с фундаментальными экологическими законами, признавая развитие человеческой цивилизации составной частью биосферных процессов, а человека — элементом биосферы.
Социо- колого-экономические системы Самарской и Нижегородской областей как объекты научного исследования
Основой работы послужили данные по 27 административным районам Самарской и 47 административным районам Нижегородской областей.
Материалы были предоставлены Самарским и Нижегородским областными комитетами государственной статистики, Государственным комитетом по охране окружающей среды Нижегородской области, Поволжским лесоустроительным предприятием «Лесопроект», Департаментом сельского хозяйства администрации Нижегородской области, Комитетом экологии и природных ресурсов Самарской области.
Использовались данные различных статистических сборников, представленных в списке литературы.
Система базовых показателей (6 эколого-экономических и 6 медико-демографических (таблица 11)), была сформирована в соответствии с задачами исследования и существующими представлениями об основных компонентах антропогенной нагрузки. Они характеризуют ситуацию в каждом из представленных административных районов Самарской и Нижегородской областей, которые послужили объектами научного исследования данной работы.
Сравнительный анализ социо-эколого-экономических систем исследуемых территорий приводится в таблице 10.
Для определения антропогенной нагрузки были использованы данные по обеспеченности лесными ресурсами каждого конкретного района Самарской и Нижегородской областей (Окружающая среда Самарской обл., 1998; Басуров, 2002). Известно, что лесные экосистемы играют важную роль в стабилизации экологической ситуации территории и обеспеченность региона лесными ресурсами (лесистость) является важнейшим критерием, влияющим на экологическое благополучие местности. Различают разные уровни лесистости: минимально необходимая лесистость (МНЛ) — сдерживает эрозию почв в малолесных и безлесных сельскохозяйственных районах; оптимальная лесистость (ОЛ) - сохраняет естественные ландшафты, леса эффективно выполняют многообразные природоохранные функции (почвозащитные, гидрологические, санитарно-гигиенические и т.д.); гидрологическая лесистость (ГЛ) - обеспечивает на водосборе благоприятный водный режим; экономическая лесистость (ЭЛ) — показатель обеспеченности лесными сырьевыми ресурсами определенной территории.
Теоретическое обоснование уровней лесистости наиболее полно изложено в трудах В.В. Молчанова, И.В. Воронина (Молчанов 1966, 1970, 1977; Воронин и др., 1978).
Для определения масштабов хозяйственной деятельности фактический уровень лесистости района был сопоставлен с уровнем оптимальной лесистости зоны.
Оптимальной лесистостью местности следует считать такой процент лесной площади на определенной территории, при котором древостой вместе с остальными компонентами леса наиболее полно и разносторонне удовлетворяли бы запросы народного хозяйства в древесине и других полезностях леса, выполняли водоохранную, почвозащитную и климаторегулирующую роль, создавали благоприятные условия для жизни растений и животных в лесу и водоемах, способствовали бы повышению продуктивности сельского хозяйства, а также улучшению состава воздуха и качества воды (Молчанов, 1968, 1973). Оптимальная лесистость и минимально необходимая для Самарской области определялась с помощью шкалы групп лесистости, рассчитанной к.с/х.н. В.В. Сидоренко ().
Зонирование территории Самарской области на основе индекса антропогенной нагрузки (1ан)
Индекс антропогенной нагрузки является одним из важнейших показателей позволяющих оценить напряженность экологической ситуации на региональном уровне. С его помощью было проведено зонирование территории Самарской области и дана оценка экологической ситуации ее 27 административных районов по ряду эколого-экономических и медико-демографических показателей (таблица 11).
Рассчитанные значения 1 позволили ранжировать районы области в порядке его возрастания, при этом интервал значений Іщ, составил 0,451-4,274 (таблица 14).
В таблице в качестве справочного материала указаны значения, характеризующие экологическую нарушенность территории (1/сс или а" ).
Был проведен кластерный анализ методом полной связи (complete linkage) административных районов Самарской области в зависимости от величины 1ш (рис. 7), который мы назвали «одиночный подход».
Методы одиночной (singl linkage) и полной связи (complete linkage) наиболее активно используются в экологических исследованиях при анализе различных объектов и упорядочивании их в сравнительно однородные группы по какому-либо признаку. В данном случае объединение районов Самарской области в группы происходит в зависимости от сходства индексов антропогенной нагрузки (1а„).
Если в методе одиночной связи кластер образуется путем присоединения объекта к уже существующему кластеру, при условии, что, по крайней мере, один из элементов кластера находится на том же уровне сходства, что и объект, претендующий на включение, то в методе полной связи сходство между кандидатами на включение в существующий кластер и любым из элементов этого кластера не должно быть меньше некоторого порогового уровня. Это более жестокое условие, чем правило для метода одиночной связи, поэтому объекты, объединенные в группы с помощью метода полной связи, обладают большим сходством.
Прерывание дендрограммы по расстоянию, равному 2, позволяет получить 3 кластера. Мы сочли целесообразным произвести разделение на расстоянии 1,5. При этом получившееся число кластеров увеличилось до 4. Результаты кластерного решения представлены в таблице 14.
Связь индекса антропогенной нагрузки с коэффициентом нарушенности территории показана на рис. 8. Она характеризуется умеренной положительной корреляцией R =0,3692 удовлетворительно аппроксимируется уравнением у-0,8683е 4152х. Анализируя рис. 8 можно сделать вывод: по мере роста коэффициента нарушенности территории индекс антропогенной нагрузки также возрастает. Отклонения от нормы объясняются природными особенностями некоторых территорий. В районах со значительной лесистостью (Волжский, Ставропольский, Сьізранский) при высоких значениях индекса антропогенной нагрузки (1ан) коэффициент нарушенности территории невелик (на рисунке эти точки находятся значительно ниже линии тренда), Напортив, в районах с очень низкой лесистостью (Алексеевский, Красноармейский, Большеглушицкий, Большечерниговский) при высоких значениях 1а„ коэффициент нарушенности территории (1/а) имеет очень высокие значения (на рисунке такие точки находятся значительно выше линии тренда).
Наибольшие значения индексов антропогенной нагрузки (1а,,) наблюдаются в Алексеевской и Волжском районах (на графике точки лежат выше линии тренда), наименьшие - Камышлинском, Похвистневском, Красноярском, Шигонском районах (на графике точки лежат ниже уровня тренда).
Коэффициенты нарушенности территории (1/а) имеют наибольшие значения в южных малолесных районах Самарской области (Красноармейском, Большечерниговском, Алексеевской, Большеглушицком).
Проведенный анализ дал возможность зонировать территорию Самарской области по степени экологического неблагополучия на 4 части: с относительно удовлетворительной, напряженной, критической и кризисной экологической ситуацией (рис. 10).
Относительно удовлетворительная экологическая ситуация с индексом Ган 1,2 характерна для лесостепей Приволжской возвышенности, простирающихся по правобережью р. Волги, северных районов Высокого Заволжья, некоторых районов лесостепей Низменного Заволжья с достаточно высоким уровнем ненарушенности территории (а). Центральные и южные районы, тяготеющие к основным водным магистралям (рекам Волге, Самаре, Большому Иргизу ...), обладающие развитой промышленной инфраструктурой или слабо обеспеченные лесными ресурсами, имеющие деградированные природные экосистемы, характеризуются напряженной (1,4 1ан 2,4), критической (2,4 Ган 3,3) и кризисной (Ган З) экологическими ситуациями.
