Доклад «Современное состояние природно-техногенной системы города Волгодонска»

М. В. Гуляев

(Волгодонский инженерно-технический институт -

филиал "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ")

В настоящее время интенсивное антропогенное воздействие на окружающую среду создает проблему устойчивости экосистем. Современный город представляет собой определенную природно-техногенную систему. Устойчивость природно-техногенных систем определяется таким понятием как экологическое равновесие. На сегодняшний день достижение идеального экологического равновесия представляется задачей весьма проблематичной.

К критерию экологического равновесия можно отнести экологическую емкость территории. Экологическая техноемкость территории (ЭТТ) является обобщенной характеристикой территории, количественно соответствующая максимальной техногенной нагрузке, которую может выдержать и переносить в течение длительного времени совокупность экологических систем территории без нарушения их структурных и функциональных свойств [1, с 190].

Сопоставление величины ЭТТ и величины фактического техногенного воздействия на природную среду дает значение уровня экологической безопасности территории. Экологическая безопасность - состояние защищенности природной среды и жизненно важных интересов человека от возможного негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, их последствий.

В данной работе было рассмотрено современное состояние природно- техногенной системы г. Волгодонска на основе расчета экологической техноемкости территории, определения уровня экологической безопасности и оценки медико- экологической устойчивости. Актуальность работы связана с тем, что г. Волгодонск один из самых молодых городов на юге страны расположенный в восточной части Ростовской области. На территории города работают: Ростовская АЭС, предприятия энергетического машиностроения, предприятия по производству стройматериалов, предприятия пищевой промышленности [4, с. 11].

1. Исходные данные

Информационной базой исследования служили отчеты Комитета по охране окружающей среды и природных ресурсов Ростовской области, МАУ «Департамент строительства и жилищно-коммунального хозяйства», ФБУ «Центр гигиены и эпидемиологии в Ростовской области». В данных отчетах отражаются годовые показатели выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников и автотранспорта, сбросов загрязняющих веществ в водные объекты, содержание тяжелых металлов в почве г. Волгодонска.

Для того чтобы представить более общую картину динамики экологической техноемкости ПТС г. Волгодонска был проведен анализ этого показателя с 2006 г. по 2010 г.

2. Методика оценки экологического равновесия ПТС города Волгодонска.

2.1. Методика расчета показателя условного техногенного воздействия на природные среды города. Основным этапом в оценке техногенного воздействия на природные среды города является определение показателя условной нагрузки на реципиентов. [6, с. 254].

Приведенная масса загрязняющих веществ представляет собой условную величину, позволяющую в сопоставимом виде отразить вредность или опасность всей суммы разнообразных загрязнений, поступающих в атмосферный воздух или водную среду от одного или различных источников сброса (выброса) загрязняющих веществ.

Все загрязняющие вещества приводятся к сопоставимым массам с помощью показателя относительной опасностии суммируются.

2.2. Методика расчета ЭТТ. Оценка ЭТТ является одним из актуальных эколого-экономических исследований. ЭТТ определялась нами в соответствии с методикой разработанной Т.А. Моисеенковой и В.В. Хаскиным, по трём компонентам среды обитания - воздуху, воде и земле .[1, с.220-222].

Рассчитанный показатель ЭТТ рассматривается как мера допустимого вмешательства человеческой деятельности в природные процессы.

2.3. Методика определения уровня экологической безопасности природно-техногенной системы города. Соизмерение показателя условного техногенного воздействия на природные среды территории и экологической техноемкости дает значение уровня экологической безопасности территории, которое оценивается коэффициентом истощения экологической техноемкости.

Расчет коэффициента истощения экологической техноемкости определяется по каждой выделенной среде загрязнения путем сопоставления техногенной емкости и величины техногенного воздействия на природную среду. В случае сводной оценки уровня безопасности территории находится интегральный коэффициент истощения экологической техноемкости, который рассчитывается как сумма средовых коэффициентов, взвешенных на показатель значимости загрязнения каждой из рассматриваемых сред [2, с. 100-106].

В табл. 1 приводятся пороговые значения для определения уровня экологической безопасности территории.

Таблица 1 -Оценка уровня экологической безопасности территории

Состояние	Норма	Экологический риск	Экологический кризис
Пороговые значения интегрального коэффициета истощения	< 0,5	0,5 – 1	> 1

2.4. Методика оценки медико-экологической устойчивости природно-техногенной системы города Волгодонска. Всесторонние изменения среды обитания человека влекут за собой рост экологически обусловленного изменения здоровья населения, поэтому была проведена оценка медико-экологической устойчивости ПТС г. Волгодонска.

Устойчивость основных городских подсистем предлагается определять с помощью потенциальной функции [5, с.71–88.]. Потенциальная функция характеризует скорость изменения некоторой ресурсной функции системы и тождественно равна производству энтропии открытой системы.

Устойчивость текущего состояния системы определяется видом потенциальной функции. В зависимости от него можно делать выводы о том, находится она в области локальной или глобальной устойчивости. В качестве потенциальных функций, характеризующих отклик ПТС города на внешнее воздействие, были выбраны показатели смертности и новообразований (онкология) у жителей Волгодонска [3, 2]. В качестве внешнего воздействия идентифицировалось влияние состояния окружающей среды, характеризуемое такими показателями, как: УКИЗВ – удельный комбинаторный индекс загрязнения воды; ИЗА₅ – комплексный индекс загрязнения воздуха; Z_C- суммарный показатель загрязнения почв городской экосистемы.

Так как все значения показателей внешнего воздействия находятся в разных единицах измерения, то для приведения их к одной размерности было проведено нормирование. В дальнейших исследованиях строились интегральные показатели состояния окружающей среды, для чего эмпирическим путем определялись весовые коэффициенты каждого из нормированных показателей. По численному значению весовых коэффициентов определяли весомость того или иного внешнего воздействия на заболеваемость населения.

3. Результаты исследований.

Техногенное воздействие на территорию включает годовые показатели выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников и автотранспорта, сбросов загрязняющих веществ в водные объекты, содержание тяжелых металлов в почве.

Расчет показателя условной техногенного воздействия позволил в сопоставимом виде отразить вредность всей суммы разнообразных загрязнений поступающих в окружающую среду. Результаты расчета показателей условного техногенного воздействия на природные среды города представлены в табл. 2.

Таблица 2 - Результаты расчета показателей условной техногенного воздействия

на природные среды ПТС города Волгодонска

Среда	2006 год		2007год		2008 год		2009 год		2010 год
	Факт. тонн	Услов. тонн	Факт. тонн	Услов. тонн	Факт. тонн	Услов. тонн	Факт. тонн	Услов. тонн	Факт. тонн	Услов. тонн
Атмосферный воздух	34636	319520	22278	184017	25259	273587	23770	214053	22306	240889
Водные объекты	240	3239	117	1665	142	1918	152	2068	267	3479
Почва	19,54	7,23	15,55	5,76	17,46	6,46	16,76	6,20	9,76	3,61

На следующем этапе была рассчитана ЭТТ. Так же, для того что бы определить насколько фактическое техногенное воздействие превышает ЭТТ было проведено сопоставление этих параметров за рассматриваемый период. Результаты расчета ЭТТ, а так же сопоставления представлены в табл. 3.

Таблица 3 - Результаты расчета ЭТТ и соизмерения фактической техногенной нагрузки с ЭТТ

Рассмотрение информации таблицы 3 позволяет сделать вывод о том, что наибольшей техноемкостью обладает атмосферный воздух, наименьшей – земная поверхность.

Из таблицы видно, что в среднем за рассматриваемый период фактическая техногенная нагрузка превышает максимально допустимую нагрузку почти в 5 раз. Наибольшая техногенная нагрузка на город наблюдалась в 2006 году, что отразилось в кратности ее превышения в 6 раз. Наиболее комфортным годом в плане соотношения допустимой нагрузки и фактической был 2007 год, кратность превышения составила 3,5 раза. Динамика техногенного воздействия и максимально допустимого представлена на рис. 1 .

Рисунок 1 - Динамика изменения техногенного воздействия и ЭТТ за период 2006-2010 гг.

Рисунок позволяет более четко представить картину кратности превышения антропогенного воздействия на природно-техногенную систему города Волгодонска.

Как видно из результатов расчета ЭТТ экологическое равновесие между природными и техногенными факторами городской среды нарушено, Отчетливо видно, что техноемкость территории города Волгодонска превышает предельно допустимую техногенную нагрузку. Данный факт свидетельствует об экологическом неблагополучии городской системы и ввиду этого стоит уделять внимание уровню экологической безопасности территории.

Для того что бы определить, насколько ПТС города Волгодонска неблагополучна и на каком уровне экологической безопасности она находится, был определен интегральный коэффициент экологической безопасности, а так же проведен расчет коэффициента истощения по каждой среде. Результаты расчета представлены в табл. 4.

Таблица 4- Коэффициенты истощения ЭТ сред. Уровень экологической безопасности территории города Волгодонска

Расчет коэффициента истощения (ЭТ) по каждой среде загрязнения свидетельствует, что приоритетной проблемой для ПТС города Волгодонска является истощение ЭТ земной поверхности, коэффициент истощения равный почти 6. Величина техногенного воздействия превышает его ЭТ в 6 раз.

Как видно из результатов, земная поверхность имеет наибольший коэффициент истощения на всем рассматриваемом периоде и лишь в 2010 году она снизила коэффициент истощения почти в два раза.

На втором месте по уровню истощения ЭТ - атмосферный воздух, его предельно допустимая нагрузка меньше техногенного воздействия в 5 раз. Наибольший пик техногенного воздействия на атмосферу приходится на 2006 год, коэффициент истощения - 6,4.

Следует отметить, что водные объекты не полностью исчерпывают ЭТ, лишь в 2006 и 2010 году они превысили её.

Интегральный коэффициент истощения ЭТ равен 3,3. Территория ПТС города находится в зоне экологического кризиса. Эта информация показывает, что экологическая обстановка в области напряженная. Данные указывает на нарушение экологического равновесия ПТС города Волгодонска.

Известно, что критерием экологического благополучия города является здоровье человека, здоровье людей.

Результаты оценки медико-экологической устойчивости ПТС города Волгодонска сведены в табл. 5.

Таблица 5 - Результаты оценки медико-экологической устойчивости ПТС города Волгодонска

Потенциальная функция	Значения весовых коэффициентов	Коэффициент детерминации
«Смертность населения = f(состояние окружающей среды)	s= 0,1*УКИЗВ+0,6*ИЗА+0,3*Zc	R² = 0,6
«Новообразования у населения = f (состояние окружающей среды)»	s= 0,1*УКИЗВ+0,8*ИЗА+0,1*Zc	R² = 0,8

В результате исследования потенциальной функции «Смертность населения = f(состояние окружающей среды) были получены весовые коэффициенты, которые позволяют сделать вывод о том, что смертность в большей степени определяется загрязнением воздуха и почв, чем от состояния поверхностных вод, что подтверждается коэффициентом детерминации.

Весовые коэффициенты, полученные при построении потенциальной функции «Новообразования у населения = f (состояние окружающей среды)» свидетельствуют о том, что онкология в большей степени зависит от загрязнения воздуха и в меньшей – от загрязнения поверхностных вод и почвы.

Показанные в табл. 5 коэффициенты детерминации указывают на зависимость показателей смертности и новообразования от состояния окружающей среды.

Следует отметить, что построенные потенциальные функции свидетельствуют о том, что медико-экологическая устойчивость ПТС города Волгодонска в 2002-2010 гг. находилась в неустойчивом состоянии.

Выводы:

1. В ходе оценки экологической безопасности, было установлено, что фактическая техногенная нагрузка на ПТС города Волгодонска превышает ЭТТ в среднем в 5 раз.

2. Уровень экологической безопасности ПТС города находится в зоне экологического кризиса, о чем свидетельствует интегральный коэффициент. Установлено, что земная поверхность более подвержена техногенному воздействию. Коэффициент истощения техноемкости земной поверхности в среднем за рассматриваемый период 2006-2010 гг. равен 6. Коэффициент истощения атмосферного воздуха – 5, что так же показывает о значительном техногенном воздействии на этот компонент окружающей среды. Наиболее защищенной экологической системой является гидросфера, коэффициент истощения техноемкости - 0,8.

3. Исследование медико-экологической устойчивости ПТС Волгодонска с помощью потенциальных функций «Смертность населения = f (состояние окружающей среды)», «Показатель новообразований у населения = f (состояние окружающей среды)» показало, что ПТС г. Волгодонска находилась в 2002-2009 гг. в неустойчивом состоянии. К вероятным последствиям этого может быть отнесен рост смертности и количества новообразований у населения г. Волгодонска. Возможной причиной такой неустойчивости может служить уровень экологической безопасности территории и превышение фактического техногенного воздействия над максимально возможным воздействием.

4. Среди рассмотренных показателей состояния окружающей среды наибольшее влияние на ухудшение состояния здоровья населения оказывают загрязненность воздуха и почвы, техногенное воздействие на которые превышает техноемкость в 5-6 раз.

Литература:

1. Акимова Т.А, Кузьмин А.П, Хаскин В. В. Экология. Природа - Человек - Техника.. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 343 с

2. Аналитический материал для подготовки государственного доклада «О санитарно-эпидемиологической обстановке и мерах по ее стабилизации в городе Волгодонске Ростовской области» (2006- 2010 гг.)

3. Аналитический материал для формирования ежегодного информационного сборника «Заболеваемость и смертность от злокачественных Новообразований населения Ростовской области» (2002-2009 гг.)

4. Белик И.С., Никулина Н.Л. Методические подходы к оценке экологической безопасности региона // Вестник УГТУ-УПИ, 2006, №1 (72). С.100-106

5. Быстрай Г. П. Методы синергетики в анализе структурных сдвигов в промышленности: разработка унифицированных моделей и алгоритмов анализа устойчивости текущих состояний в условиях внешнего и внутреннего управления // Вестник кибернетики. Тюмень: Изд-во ИПОС СО РАН, 2003. Вып. 2. С.71-88

6. Гирусов Э.В., Лопатина В.Н. Экология природопользования: Учебник для вузов. М.: ЮНИТИ-ДАНА, Единство, 2003. - 519 с.

7. Шаврак Е.И., Богоровская С.А. Природный каркас урбанизированных территорий и его роль в обеспечении экологической устойчивости урбоэкосистем. Новочеркасск: «НОК», 2011.- 178 с.

8. Экологический вестник Дона о состоянии окружающей среды и природных ресурсов Ростовской области в 2009 году. - Ростов-на-Дону. – 2009. – 372 с.

9. Экологический вестник Дона о состоянии окружающей среды и природных ресурсов Ростовской области в 2010 году. – Ростов-на-Дону. – 2011. – 355 с.

Сведения об авторе:

Автор: Гуляев Максим Викторович, студент 5 курса

Учебное заведение: Волгодонский Инженерно-Технический Институт – филиал НИЯУ «МИФИ», факультет атомной энергетики, кафедра «Инженерная экология»

Контактный номер: +7 928 760 61 50

E-mail: o-yamaika-o@list.ru

Возврат к списку