Введение к работе
Актуальность исследования. Территория Кемеровской области наиболее урбанизированная в пределах Сибирского федерального округа. За счет роста городов, связанных с разработкой месторождений каменного угля и ресурсоемкими отраслями перерабатывающей промышленности (металлургии, коксохимии и др.), регион характеризуется широким спектром трансформации всех природных компонентов биосферы, включая экологические функции географической среды (ЭФГС), а также демографические показатели и здоровье населения. В связи с экстенсивным нарастанием напряженности экологической ситуации в Кузбассе и в рамках реализации Федеральной и Региональной программ устойчивого развития возникает необходимость в разработке фундаментальных геоэкологических основ развития этого региона.
Решение проблемы на региональном уровне требует комплексного подхода и междисциплинарной информации по слагающим их природно-техническим системам. Комплексный подход предполагает развитие естественнонаучных, экономических, социальных и политических аспектов проблемы. Методология подобных системных задач, в значительной мере, определяется успехами в области бурно развивающейся науки геоэкологии, которая становится в ряд основных приоритетов во многих странах мира.
Теоретические проблемы геоэкологии, включая ее методологический характер, развитие учения о ноосфере В.И. Вернадского и концепции устойчивого развития, рассматриваются в трудах Э.В. Гирусова, Г.Н. Голубева, В.И. Данилова-Данильяна, Ю.А. Израэля, А.Э. Конторовича, Н.Н. Лукьянчикова, Д.С. Львова, А.В. Мананкова, Д.Х. Медоуза, Н.Н. Моисеева, В.И. Осипова, А.В. Позднякова, Н.Ф. Реймерса, А.В. Яблокова и др.
В развитие теории геоэкологии, экологической безопасности, а также экологического менеджмента внесли свой вклад многие ученые. Наиболее яркие представители этих направлений: А.М. Адам, И. Ансорф, Ю.А. Афанасьев, В.Г. Горшков, В.К. Королев, И.И. Мазур, Г.Г. Мирзаев, В.К. Попов, Л.Л. Прозоров, Ю.Е. Сает, А.Л. Яншин и др.
На основе геоэкологических особенностей территории, индивидуальных по сочетанию природных комплексов и хозяйственных структур, могут быть созданы наиболее информативные региональные модели устойчивого развития, способные поддерживать равновесие в природно-техногенных комплексах, и разработаны мероприятия по восстановлению единства природы и общества.
Физико-географические, климатические, гидрогеологические условия, геология Кузбасса, его полезные ископаемые рассмотрены в монографиях и статьях М.А. Кузнецовой и др. (1972), Г.М. Рогова, В.К. Попова (1985), В.П. Парначева и др. (1996) и др. Отдельные аспекты геологических проблем Кузбасса обсуждаются в трудах М.И. Кучина, П.А. Удодова, Г.М. Рогова, В.К. Попова, В.Е. Ольховатенко, В.П. Дегтярева, В.П. Девятова, Я.М. Гутака, С.А. Родыгина, В.А. Антоновой, Г.Н. Багмет, М.Ф. Габовой, В.Р. Савицкого, Ю.С. Надлера, Г.Н. Шарова и др. Однако комплексный анализ современного состояния геоэкологических условий региона и масштаб их воздействия на здоровье населения до сих пор отсутствует.
Территория Кузбасса по физико-географическим, климатическим, ландшафтно-геоморфологическим, геологическим показателям крайне неоднородна, что нашло отражение на экологической карте Кемеровской области масштаба 1: 500000, созданной под руководством чл.-корр. РАН Г.И. Грицко и чл.-корр. РАН И.М. Гаджиева в 1995 г.
Под ЭФГС понимается комплекс функций, определяющих и отражающих роль компонентов природной географической среды в жизнеобеспечении биоты и, конечно, человеческого потенциала. Факторы, участвующие в процессе трансформации ЭФГС, природные и техногенные, тесно связаны между собой прямыми и обратными связями. Изучение этих связей и интегральная геоэкологическая оценка дает возможность создания локальных и региональных критериев и показателей, необходимых для экологической оценки природно-техногенных систем, а также для геоэкологического картографирования с целью районирования территории по степени экологической опасности и риску.
Выявленные значения трансформации ЭФГС Кузбасса нами использованы с целью уточнения и определения количественной оценки последствий негативного изменения в состоянии реципиентов под воздействием техногенных факторов. С этой целью для урбанизированных территорий изучены прямые индикаторы, а именно, здоровье населения, а также косвенные (микроклимат, подтопление, нарушенность рельефа и активизация опасных экзогенных процессов и т.п.). Подобная многоуровневая оценка имеет важное практическое значение для интенсивно осваиваемых районов. Она дает возможность экстраполировать геоэкологические сценарии во времени, пересматривать и уточнять нормы использования природных ресурсов, принимать управленческие решения на основе объективных показателей.
Естественно, деградация ЭФГС вызывает разнообразные негативные реакции у био- и фитоценозов и существенно влияет на здоровье населения и демографию в целом. Столь сложные геоэкологические условия региона, а также возросшие требования государственной экспертизы к экологическому сопровождению хозяйственной деятельности делают проблему экологической безопасности Кузбасса важной народнохозяйственной и актуальной научной проблемой, а проблема комплексной геоэкологической оценки территории и динамики трансформации во времени и в пространстве ЭФГС является первоочередной.
Цель работы. Изучение степени трансформации компонентов окружающей среды и природно-техногенных геосистем Кузбасса, оценка последствий их изменения и разработка теоретических положений и практических рекомендаций для обеспечения устойчивого развития наиболее урбанизированного региона Сибири.
Для достижения цели поставлены и решены следующие задачи:
1. Осуществить комплексный анализ состояния компонентов окружающей среды и установить резервы их экологических функций.
2. Произвести анализ геоэкологического мониторинга наиболее уязвимых и депонирующих сред территории Кузбасса.
3. Оценить фоновое состояние и уровни загрязнения атмосферного воздуха и поверхностных вод урбанизированных территорий.
4. Изучить динамику состояния земельных ресурсов.
5. Выявить влияние трансформации компонентов окружающей среды на основные типы заболеваний населения и демографическую ситуацию.
6. Разработать методологию типизации урбанизированных территорий с горнодобывающей и другими отраслями хозяйства на основе результатов многолетнего мониторинга природной среды и медико-демографической динамики.
7. Обосновать критерии устойчивого геоэкологического развития природно-технических комплексов и обосновать методические основы для его реализации.
Фактический материал и методы исследований. Диссертационная работа является результатом обобщения материалов, полученных в течение более 20 лет лично автором или совместно с сотрудниками кафедры безопасности жизнедеятельности человека Кемеровского государственного университета при проведении экологических и геоэкологических научно-исследовательских работ на территории Кузбасса. Региональные и локальные особенности географической среды и закономерности ее трансформации в пространстве и времени (на разных стадиях освоения полезных ископаемых и урбанизации) изучались при выполнении экологического мониторинга территории. В процессе работы также был собран и обработан большой объем литературных и фондовых материалов о состоянии окружающей среды региона.
В процессе работы также собран и обработан с помощью действующих и разработанных автором экологических критериев и санитарно-гигиенических нормативов большой объем результатов фактических наблюдений о состоянии всех компонентов природно-техногенных систем, включая результаты космических съемок и приземного лазерного сканирования. Основные методы исследований: описательные, аналитические (химические, физико-химические, биогеохимические, медико-экологические), сравнительно-геоэкологический комплексный анализ, картографический, математической статистики c применением ГИС-технологий.
Для целей картографирования географической среды, оценки воздействия степени ее трансформации на здоровье населения автором выполнены сбор и статистическая обработка медико-экологических и демографических показателей региона.
Статистическая обработка состояния атмосферного воздуха и зонирование территории проведены с применением нормативных стандартов Гидромета РФ:
Геоэкологическая оценка и районирование территории проводилась с использованием известных картографических материалов (физико-географические, ландшафтные, геологические, гидрогеологические, масштабов 1:100000, 1: 200000, 1: 500000), с применением экологической карты Кемеровской области масштаба 1: 500000 1995 г., и современных программных продуктов ГИС-технологий (Microsoft Excel, Statistica 6.0, ArcView и Surfer).
Научная новизна:
1. В рамках предлагаемой методологии разработана концепция комплексного изучения геоэкологических основ устойчивого развития Кузбасса как модельной территории для урбанизированных регионов Сибири с высокой экологической напряженностью.
2. Выделено три исторические эпохи техногенной трансформации: доиндустриальная (от неолита до 30-х гг. ХХ в.), индустриальная (30-е гг. ХХ в. – 1992 г.), рыночная инновационная (постиндустриальная). К концу второго этапа Кузбасс уже занимает первое место в стране по загрязнению атмосферного воздуха, а в 1992 г. по итогам государственной экологической экспертизы «…антропогенная нагрузка на окружающую среду в регионе вышла далеко за пределы экологической емкости и в ряде районов привела к деградации природы и резкому ухудшению состояния здоровья населения. Это единственный случай столь неблагоприятной экологической обстановки целого региона».
3. Впервые получена достаточно полная объективная информация о динамике трансформации основных компонентов природной среды в зависимости от техногенных факторов и выполнено комплексное геоэкологическое ранжирование урбанизированных территорий Кузбасса.
4. Установлена зависимость медико-экологических и демографических показателей от качества компонентов окружающей среды и техногенных факторов, обусловленных воздействием разных отраслей народного хозяйства.
5. Разработаны региональные геоэкологические нормативы и экологические требования к технологии открытой разработки месторождений каменного угля, ориентированные на устойчивое развитие региона.
6. Предложена базовая модель эколого-ресурсного обеспечения регионального природопользования с учетом естественной и техногенной устойчивости природно-техногенных комплексов.
На защиту выносится методология и концепция обеспечения геоэкологической безопасности Кузбасса как целостной системы, полученные результаты геоэкологического мониторинга основных компонентов природно-техногенных комплексов и анализа масштабов негативного воздействия промышленных объектов на окружающую среду и здоровье населения и демографию урбанизированного региона.
Основные защищаемые положения следующие:
1. Концепция обеспечения региональной геоэкологической безопасности, основанная на принципах нормирования природной среды региона как репрезентативной целостной системы, с выделением природно-техногенных комплексов с разной степенью трансформации и риска.
2. Высокая плотность и разнообразие техногенных воздействий, урбанизации и хозяйственной деятельности обусловливают сверхнормативные уровни изменения базисных характеристик основных компонентов экосистем.
3. Медико-экологические и демографические показатели находятся в прямой зависимости от степени техногенной деформированности экосистем, играющей роль своеобразного триггерного эффекта в популяционной деградации населения (общества).
4. Методология геоэкологического мониторинга окружающей среды и усовершенствованная концепция комплексного эколого-ресурсного анализа эффективности регионального природопользования как основы экологической безопасности региона на принципах регионального экологического нормирования; нормативно-методической базы управления состоянием природно-технических систем и урбанизированных комплексов.
Практическая значимость результатов исследований. Предложенная концепция и методологические подходы комплексной геоэкологической оценки территории Кузбасса как единой геосистемы с многопрофильной промышленностью использованы при организации геоэкологического мониторинга и управления рациональным природопользованием региона.
Выявленная взаимосвязь геоэкологических, экологических и демографических процессов позволяет сформулировать основу для экономических и юридических мер в развитии экономики Кузбасса и восстановлении благоприятной экологической ситуации.
Дана оценка экономической эффективности природоохранных мероприятий по показателям снижения риска смертности населения от влияния геологической среды, загрязнения атмосферного воздуха, почв и вод, на основе которой установлена связь между результатами реализации мероприятий и уменьшением риска для здоровья населения.
Полученные сведения позволят разработать аргументированные рекомендации по предотвращению эскалации экологически обусловленной патологии у населения Кемеровской области. Материалы диссертации использованы Управлением Природнадзора и Управлением Росздравнадзора по Кемеровской области.
Материалы диссертационной работы использованы также при разработке областных и региональных программ по экологии Кемеровской области, при создании рабочих программ и чтении лекционных курсов «Геоэкологический мониторинг», «Промышленная экология», «Геоэкологическое проектирование и экспертиза проектов».
Достоверность защищаемых положений определяется большим массивом используемого фактического материала, полученного современными аналитическими методами, а также глубиной проработки материала с применением методов математической статистики и геоэкологического картографирования.
Апробация работы. Материалы диссертации обсуждены в процессе докладов и дискуссий на всероссийских и региональных конференциях, совещаниях, семинарах и конгрессах: Итоговой научно-практической конференции с международным участием «Вопросы сохранения и развития здоровья населения Севера и Сибири», Красноярск, 2005; Всероссийской научно-практической конференции «Образование и безопасность», Москва, 2005; Всероссийской научно-практической конференции «Роль социальных, медико-биологических и гигиенических факторов в формировании здоровья населения», Пенза, 2005; Всероссийской научно-практической конференции, Томск, 2005; Научно-практического семинара «Философия безопасности», Кемерово, 2006; Научно-практической конференции «Международный год планеты Земля: проблемы геоэкологии, инженерной геологии и гидрологии», Томск, 2008 и др.
Публикации. Всего автором опубликовано более 100 печатных работ, из них по теме диссертации 45 работ, в том числе 5 монографий, 10 статей в журналах, включенных в перечень ВАК и 6 учебных пособий для вузов.
Личный вклад автора состоит в постановке проблемы, разработке методологии исследований. Диссертант лично участвовала в обосновании, организации и проведении геоэкологических исследований территорий Кузбасса с различной техногенной нагрузкой, а также в обобщении полученных результатов. Автором разработана методология геоэкологического мониторинга окружающей среды и усовершенствована концепция комплексного эколого-ресурсного анализа эффективности регионального природопользования как основы устойчивого развития региона и обеспечения экологической безопасности всех компонентов природно-техногенных геосистем.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа включает два тома. I том – основной текст диссертации, изложенный на 244 страницах; состоит из введения, 6 глав, заключения и списка литературы, включающего 305 наименований. Во II томе представлены приложения – 220 страниц. Работа иллюстрирована 54 таблицами и 29 рисунками.
