Методика екологічно безпечного водокористування в населених пунктах України

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Актуальність теми. Процес урбанізації суспільства, що відбувається в Україні, викликає об'єктивні протиріччя, які пов'язані зі зростанням промисловості в містах і підвищенням добробуту населення з одного боку, та подальшим антропогенним навантаженням на довкілля з іншого боку. Подолання цих розбіжностей неможливе без створення передумов для збалансування інтересів суспільства і можливостей природи, розвитку промисловості та екологічної безпеки.

Однією з основних і найбільш гострих еколого-господарських проблем нашої країни, пов'язаних з процесом урбанізації, є незадовільний стан водних ресурсів. На сьогодні в Україні майже не залишилося водних об`єктів, які б за екологічним станом належали до першої (найкращої) категорії. До 1-3 (практично чисті) категорії відноситься лише 15 % водних об'єктів, до 4-5 категорії (забруднені) - 60 %, до 6-7 категорії (брудні і дуже брудні) - 25 %.

Еколого-соціальне значення водного фактору за останні роки суттєво зросло, він став одним з основних факторів ризику в більшості міст і районів, який загрожує здоров'ю нації. Скидання стічних вод (СВ) усіх видів від населених пунктів є одним із головних забруднювачів і засмічувачів водних об`єктів в Україні.

Одним з вагомих чинників, що негативно впливають на якість поверхневих вод, є антропогенне евтрофування. Розвиток цього процесу та його еколого-соціальні й економічні наслідки в Україні набули таких масштабів, що оцінка впливу евтрофування на стан водних об'єктів - джерел питного водопостачання, а також розробка і обґрунтування шляхів зменшення негативного впливу водного фактору на здоров`я населення зараз розглядаються як державні завдання.

Актуальність та теоретико-прикладна значимість проблеми екологічно безпечного природокористування і, зокрема, водокористування, приваблює інтерес до неї представників різних галузей сучасної науки: М.В. Васільєв, А.А. Верниченко, О.С. Волошкіна, А.В. Гриценко, Є.В. Єременко, А.В. Караушев, М.С. Коваленко, Т.І. Коляда, А.М. Крайнюкова, Г.Я.Красовський, В.Р. Лозанський, М.Ф. Реймерс, В.Д. Романенко, І.Д. Пічахчі, Л.А. Сиренко, Г.О. Сухоруков, О.М. Трофимчук, Б. Хендерсон-Селлерс, Я.Я. Цееб, В.Я. Шевчук, І.А. Шеренков, І.І. Яковцова, А.В. Яцик та ін. Вагомий внесок у розробку цієї проблеми внесли вітчизняні та зарубіжні вчені-економісти: О.М. Алимов, І.К. Бистряков, П.П. Борщевський, Б.В. Буркинський, В.М. Геєць, З.В. Герасимчук, І.Л. Головинський, Б.М. Данилишин, Д.С. Добряк, М.І. Долішній, С.І. Дорогунцов, Я.В. Коваль, В.П. Кухар, А.С. Лисецький, В.С. Міщенко, В.К. Симоненко, В.М. Степанов, А.М. Федорищева, М.А. Хвесик, Є.В. Хлобистов, Л.Г. Чернюк та інші.

Існуючі теоретичні розробки, методологія, практика та особливості сучасного водокористування в населених пунктах України потребували поглибленого їх дослідження з позицій екології, економіки природокористування, соціології, що було зроблено в рамках даної роботи.

Головна ідея дисертаційних досліджень полягає у тому, що на основі узагальнення накопичення вітчизняних і зарубіжних теоретичних знань, відомчої інформації та практичного досвіду розробити методологічні основи, інноваційні технології і механізми впровадження екологічно безпечного водокористування в населених пунктах України.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертації відповідає тематичному плану наукових досліджень Ради по вивченню продуктивних сил України Національної академії наук України та Українського науково-дослідного інституту екологічних проблем (УкрНДІЕП) Міністерства охорони навколишнього природного середовища України. Положення дисертаційної роботи використані при виконанні теми „Програма упорядкування водовідведення в населених пунктах України (розроблення)”, (номер державної реєстрації 0103U007797), в межах якої автором обґрунтовано основні теоретико-практичні шляхи впровадження екологічно безпечного водовідведення в населених пунктах України.

Основні схеми упорядкування водовідведення у населених пунктах розроблено автором у рамках виконання НДР № 9/227/040203/09 „Комплекс заходів щодо упорядкування водовідведення в населених пунктах України”, (номер державної реєстрації 0100U004837).

Крім того, розробки дисертанта використані при виконанні роботи № 1/1030/22/3 “Наукове обґрунтування та розробка схем технологічних рішень щодо реконструкції систем водовідведення з урахуванням аварійних ситуацій в приморських містах: Одеса, Маріуполь, Феодосія” (номер державної реєстрації 0106U006769), в якій автором здійснено комплексну оцінку стану водних об'єктів розглянутих регіонів та запропоновано інноваційні технологічні рішення щодо реконструкції систем водовідведення; № 37з/1230/19/2 „Інтегральна оцінка впливу стічних вод Полтавського гірничо-збагачувального комбінату та м. Комсомольськ на водні екосистеми регіону” (номер державної реєстрації 0104U008825), в якій автором обґрунтовано застосування інноваційного механізму управління водоспоживанням з евтрофованих водних об'єктів з використанням дистанційного зондування Землі з космічних супутників.

Авторський внесок у розробку НДР № 26/1030/20 “Оцінка екологічного впливу евтрофування на стан водних об'єктів - джерел питного водопостачання” (номер державної реєстрації 0104U006046) полягає у визначенні впливу евтрофування на стан здоров'я населення та його зв'язок із водовідведенням стічних вод. Аналіз впливу евтрофування на питні водозабори Кременчуцького водосховища виконано у роботах ”Установление причин изменения экологической ситуации в районе водозабора г. Кременчуга (Кременчугское водохранилище) в целях принятия управленческих решений в области природопользования” (номер державної реєстрації 0104U006046) та “Анализ экологической ситуации в Кременчугском водохранилище (зона Кировоградской области) с целью принятия управленческих решений в области природопользования” (номер державної реєстрації 0102U004743).

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційного дослідження є розробка теоретико-методологічних засад екологічно безпечного водокористування в населених пунктах України та обґрунтування напрямів і механізмів його впровадження в умовах обмеженого фінансування.

Відповідно до цієї мети послідовно розв'язувалися наступні наукові завдання:

· формування теоретико-методологічних основ екологічно безпечного водокористування населених пунктів в умовах сучасного процесу урбанізації;

· виявлення особливостей водовідведення у поверхневі водні об'єкти -джерела питного водопостачання;

· поглиблення методичних підходів комплексного еколого-соціального оцінювання поверхневих водних об'єктів;

· розробка механізму впровадження екологічно безпечного водокористування в умовах обмеженого фінансування;

· визначення особливості застосування інноваційного механізму управління водоспоживанням з евтрофованих водних об'єктів;

· визначення інноваційних технологій перевлаштування існуючого водокористування в населених пунктах України в екологічно безпечне;

· розробка основних напрямів, завдань і заходів впровадження екологічно безпечного водовідведення в населених пунктах України та обґрунтування етапів їх виконання;

· розробка методичних підходів укрупненої оцінки вартості перевлаштування існуючого водовідведення в населених пунктах України на екологічно безпечне;

· удосконалення фінансово-кредитного механізму забезпечення впровадження екологічно безпечного водовідведення та обґрунтування особливостей застосування при цьому природоохоронного обміну боргів;

· розробка пропозицій щодо упорядкування водовідведення в населених пунктах України на прикладі виконання пілотних проектів.

Об'єктом дослідження є збалансування процесів водопостачання, водовідведення та життєдіяльності населення в умовах урбанізації суспільства.

Предметом дослідження є теоретико-методологічні засади забезпечення екологічно безпечного водокористування в населених пунктах України в умовах сучасного процесу урбанізації.

Методи дослідження. Теоретичними основами дисертаційного дослідження є фундаментальні положення теорії економіки природокористування та охорони навколишнього середовища, самого природокористування (екологічні, соціальні та технологічні складові). Загальною методологічною основою виконаних досліджень є наукові концепції та положення в галузі охорони навколишнього природного середовища, класичні положення водоспоживання та водовідведення.

Для досягнення поставленої в роботі мети використано наступні наукові методи: системного аналізу - для визначення еколого-економічного стану систем водовідведення регіонів, економіко-математичного аналізу - для комплексної оцінки ефективності перетворення систем водовідведення у екологічно безпечні, причинно-наслідкових зв`язків - для комплексної еколого-медичної оцінки стану водних екосистем, порівняльного аналізу - для співставлення взаємодії природних та антропогенних факторів впливу на водні об`єкти, економіко-статистичного - для прогнозування загальної вартості переходу населених пунктів на екологічно безпечне водовідведення, соціологічного аналізу - для дослідження соціально-економічних аспектів водокористування.

Інформаційною базою дослідження є природоохоронне законодавство Європейського союзу, існуюча нормативно-правова база України, яка включає закони України, постанови Кабінету Міністрів України та інші документи у галузі водокористування. Дослідження виконувались на основі статистичних матеріалів різних міністерств та відомств, даних, наведених в роботах вітчизняних та закордонних авторів. У дисертації використано також результати моніторингу поверхневих вод України та власні багаторівневі багаторічні натурні дані щодо якості поверхневих вод та міських стічних вод у різних регіонах країни.

Наукова новизна одержаних результатів. До найбільш суттєвих результатів дисертаційного дослідження, які відзначаються новизною, відносяться наступні:

вперше:

· розкрито сутність проблеми екологічно безпечного водокористування в умовах сучасного процесу урбанізації, що дозволяє виявити основні елементи, які пов'язані з водокористуванням в населених пунктах, зокрема, їх водоспоживання та водовідведення спільно зі збереженням водних екосистем і покращенням здоров'я населення;

· визначено особливості взаємодії системи водовідведення, водного об`єкту, який приймає стічні води, та водоспоживання населеного пункту, на основі якої забезпечується прийняття ефективних управлінських рішень з питань водопостачання населених пунктів з урахуванням антропогенного навантаження на водний об'єкт у процесі урбанізації суспільства;

· розроблено механізм управління водоспоживанням з евтрофованих водних джерел, на підставі застосування дистанційного зондування Землі космічними апаратами та обґрунтування оперативно-попереджувальних заходів, що спрямовані на зменшення безпосереднього впливу евтрофування водних об'єктів на водокористувачів;

· сформульовано цільові установки, завдання, заходи та послідовність впровадження екологічно безпечного водовідведення, які стали методологічним підґрунтям для розробки екологічно спрямованої “Програми упорядкування водовідведення в населених пунктах України”;

· запропоновано методичні підходи оцінки вартості перевлаштування існуючого водовідведення в населених пунктах України в екологічно безпечні системи;

удосконалено:

· методичні підходи до оцінки ефективності використання водних об'єктів, які, на відміну від існуючих, враховують екологічні характеристики водних екосистем водойм різного виду (водотоків, водосховищ та морських акваторій) та еколого-медичні фактори водного впливу на життєдіяльність населених пунктів;

· основні напрями підвищення ефективності водокористування за рахунок доповнення їх екологічними і соціальними показниками стану здоров'я населення;

· методичні підходи економічної оцінки ефективності впровадження екологічно безпечних систем водовідведення, які забезпечують одержання еколого-соціального ефекту цих систем, що сприяє підвищенню інформативності та вірогідності одержаних результатів;

· механізм впровадження екологічно безпечного водовідведення в населених пунктах України в умовах обмеженого фінансування, який дозволяє побудувати ефективну систему акумулювання коштів на упорядкування водовідведення та їх цілеспрямованого розподілу за еколого-економічними критеріями за вертикаллю „держава - область - населений пункт”;

дістало подальший розвиток:

· основні напрями перебудови існуючих систем водовідведення в населених пунктах України, зокрема, за рахунок впровадження інноваційних технологічних елементів, застосування оперативного контролю складу стічних вод, використання біологічних методів очищення поверхневих стічних вод та інші, що дозволить забезпечити екологічно безпечну роботу систем водовідведення у штатних умовах та в аварійних ситуаціях;

· застосування механізму екоконверсії зовнішнього боргу для цільового фінансування впровадження екологічно безпечного водовідведення в населених пунктах України.

Практичне значення одержаних результатів. Викладені у дисертаційній роботі наукові результати дають можливість удосконалити систему водокористування в населених пунктах України. Ці результати можуть бути застосовані для обґрунтування економічних, екологічних, технічних і організаційних заходів при формуванні регіональної еколого-соціальної політики регіону. Практична цінність дисертаційних досліджень визначається спрямованістю конкретних рекомендацій для різних рівнів управління житлово-комунальним комплексом, які пов'язані з впровадженням екологічно безпечного водовідведення в населених пунктах України з урахуванням регіональної специфіки.

Наукові положення дисертаційного дослідження автора відносно особливості удосконалення водокористування в різних регіонах України використані в Раді по вивченню продуктивних сил України НАН України при виконанні науково-дослідних робіт «Схема (прогноз) розвитку і розміщення продуктивних сил регіонів (областей) України до 2015 року (комплексне фундаментальне дослідження)», «Економічний простір і динаміка розвитку продуктивних сил України», «Макроекономічне регулювання інвестиційних процесів та впровадження стратегії інновативно-інвестиційного розвитку в Україні» (довідка № 01-11/1107 від 12.12.2007 р.).

Основні напрями, рекомендації та пропозиції щодо вдосконалення існуючих систем водовідведення з метою впровадження екологічно безпечних систем покладено в основу проекту Державної цільової екологічної Програми упорядкування водовідведення в населених пунктах України, розробленої в Українському науково-дослідному інституті екологічних проблем (акт № 122 / 07-11 від 06.02.2008 р.).

Наукові розробки автора використані при проведенні екодіагностики стану водних екосистем у районі металургійного заводу „Ворскла Сталь” (акт від 14.07.2006 р.).

Методологічні розробки автора впроваджено на Полтавському гірничо-збагачувальному комбінаті при розробці елементів екологічно безпечного водокористування (акт від 21.04.2006 р.).

Практична цінність дисертаційних досліджень полягає також у обґрунтуванні основних вимог щодо вдосконалення існуючої нормативно-правової бази України у галузі водокористування з метою забезпечення її гармонізації з європейською екологічною стратегією.

Окремі результати досліджень використано Кременчуцькою міською Радою при обґрунтуванні еколого-медичної оцінки стану Кременчуцького водосховища, який пов'язаний з „цвітінням” води, і визначенні причин зміни екологічної ситуації в районі водозабору м. Кременчук (акт від 25.08.2004 р.).

Результати дисертаційних досліджень щодо теоретико-методологічних та еколого-економічних засад екологічно безпечного водовідведення використано Міністерством охорони навколишнього природного середовища України при розробці на схемному рівні пілотних проектів систем екологічно безпечного відведення побутових, виробничих та поверхневих стічних вод міст Одеса, Маріуполь, Феодосія (акт № 10791/19/2-10 від 28.10.2004 р.).

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є самостійно виконаною науковою працею, в якій викладено авторські розробки щодо сутності, методології та механізму застосування екологічного безпечного водокористування в населених пунктах України, а опубліковані наукові праці містять положення, висновки та пропозиції, сформульовані особисто автором і відображають його внесок у розвиток екологічної науки з економіки природокористування та охорони навколишнього середовища.

Із наукових праць, опублікованих у співавторстві, в дисертаційній роботі використано лише ті положення та ідеї, які одержані автором самостійно.

Апробація результатів дисертації. Основні наукові результати дисертаційного дослідження апробовано на 24 українських та міжнародних науково-практичних та практичних конференціях, зокрема: „Актуальные вопросы охраны окружающей среды от антропогенного воздействия” (г. Севастополь, 1989 г.); „Проблемы экологической оптимизации землепользования и водохозяйственного строительства в бассейне р. Днепр” (г. Киев, 1992 г.); „Актуальные вопросы охраны окружающей среды от антропогенного воздействия” (г. Кременчуг, 1994 г.); „Основні напрями забезпечення безпеки населення та стійкості функціонування господарства України при загрозі виникнення природних та техногенних катастроф” (м. Київ, 1997 р.); "Екологія Харківщини: стан, проблеми, перспективи" (м. Харків, 2000р.); «Экологическая и техногенная безопасность» (г. Харьков, 2000 г.); VII Международный конгресс по иммунореабилитации. Аллергия, иммунология и глобальная сеть: взгляд в новое тысячелетие (Нью-Йорк, США, 2001 г.); “Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов” (пос.Щелкино, г. Алушта АР Крым, 2000, 2001, 2002, 2005 гг.); „Оцінка техногенного впливу на довкілля. Нові технології очистки промвикидів, зворотних вод, переробки відходів” (м. Кременчук, 2001 р.); “Екологічні проблеми довкілля та шляхи їх вирішення” (м. Полтава, 2002 р.); “Техногенно-екологічна безпека регіонів як умова сталого розвитку України” (м. Львів, 2002 р.); “Вода: экология и технология” (ЭКВАТЭК-2002) (г. Москва, 2002 г.); “Сучасні проблеми гуманізації та гармонізації управління” (м. Харків, 2002 р.); “Сучасні інформаційні технології управління екологічною безпекою регіонів, природокористуванням, заходами у надзвичайних ситуаціях” (с. Рибаче, АР Крим, 2003 р.); “Проблеми природокористування, сталого розвитку та техногенного розвитку та техногенної безпеки регіонів” (г. Дніпропетровськ, 2003 р.); “Можливості космічних технологій інвентаризації лісових і водних ресурсів західних областей України” (Львівська обл., с. Славськ, 2005 р.); «Информационные технологии в ХХІ веке» (г. Днепропетровск, 2005 г.); “Сучасні технології управління екологічною та інформаційною безпекою територій” (с. Рибаче, АР Крим, 2005 р.); “Екологічна безпека: проблеми і шляхи вирішення” (м. Алушта, 2005 р.); „Безпека навколишнього природного, соціального та техногенного середовища” (м. Ялта, 2006 р.); „Экологические проблемы старопромышленных регионов” (г. Донецк, 2006 г.).

Публікації. За темою дисертаційного дослідження опубліковано 47 наукових праць загальним обсягом 53 друк. арк., з них 45 друк. арк. належать особисто автору, у тому числі індивідуальна монографія, 23 статті у наукових фахових виданнях, 16 - в інших виданнях, 7 - матеріали конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Повний обсяг дисертації становить 462 сторінки комп'ютерного тексту, у тому числі 49 таблиць і 44 рисунки на 32 сторінках, список використаних джерел з 273 найменувань на 31 сторінці, 8 додатків на 39 сторінках.

1. Еколого-економічні основи організації існуючого водокористування в населених пунктах України

Все більш широкий розвиток техногенного середовища, взаємодія якого з природним середовищем набуває нових форм і призводить, як правило, до порушення екологічної рівноваги між природою і суспільством. Це призводить до погіршення стану природних водних ресурсів, що є однією з найбільш гострих екологічних проблем нашої країни. Причиною значного дефіциту водних ресурсів є не тільки кількісна їх обмеженість, але і якісне виснаження внаслідок незадовільної еколого-водогосподарської ситуації на більшості поверхневих водних об'єктів.

Одним з найістотніших чинників, що негативно впливають на якість поверхневих вод, є їх антропогенне евтрофування, яке на відміну від природного, є наслідком діяльності людини і полягає у швидкому підвищенні трофності водойм внаслідок надходження до них біогенних елементів і органічних речовин у кількостях, що значно перевищують звичайні природні рівні. При масовому розвитку і відмиранні водоростей у воду надходить значна кількість метаболітів, деякі з них мають токсичні, алергенні та канцерогенні властивості.

На сьогодні вирішення водогосподарських задач неможливо виконати без забезпечення стабільного функціонування екосистем водних об'єктів, без збереження їх цілісності та стійкості. Це можливе лише за умов високого рівня їх вивченості як об'єктів із складною структурою та розгалуженою системою природних і господарських зв'язків, наявністю вірогідної інформації щодо їх екологічного стану, яка необхідна для своєчасного прийняття управлінських рішень, розроблення прогнозів і обґрунтування комплексу водоохоронних заходів.

При такій постановці питання потрібне як підвищення теоретичного рівня досліджень, так і збільшення їх практичної результативності на базі усвідомлення нових концептуальних підходів щодо вибору ефективних екологоорієнтованих управлінських рішень.

У ринкових умовах водні ресурси стають товаром, який має свої специфічні особливості (рис. 1).

Його слід характеризувати з двох боків: кількісного та якісного. Кількісна характеристика визначає доступні обсяги водних ресурсів, які можливо використовувати для потреб користувачів конкретних населених пунктів з дотриманням рівня асимілюючої спроможності водних об'єктів.

Якісна характеристика - це відповідність водних ресурсів потребам користувача за своїми фізичними, гідрохімічними, гідробіологічними та іншими показниками. На сьогодні відповідно до екологічного законодавства ЄС зростають вимоги щодо забезпечення населення якісною питною водою та суттєвого зменшення впливу стічних вод населених пунктів (НП) на водні екосистеми.

Рис. 1. Схема формування ціни на водні ресурси як на товар

У цих умовах актуальною стає задача виявлення резервів щодо поліпшення роботи системи водокористування в НП за рахунок удосконалення системи її організації та управління.

Організація і управління як водоспоживанням, так і водовідведенням у НП, ґрунтується на трьох нерозривних складових: дотриманні існуючої нормативно-правової бази, організації контролю за якістю виконання процесів водокористування та виборі необхідних технологій (рис. 2).

З усієї множини проблем водопостачання автором розглядаються лише ті, що пов'язані з високим рівнем евтрофування водних об'єктів, при якому підготовка питної води традиційними засобами (коагуляцією, відстоюванням, фільтруванням) не забезпечує необхідну її якість. Ці засоби не зменшують вміст у воді розчинених токсичних речовин, які є наслідком розпаду синьозелених водоростей. Крім того, сучасні методи контролю за рівнем евтрофування не дозволяють оперативно приймати управлінські рішення для забезпечення ефективного захисту населення від цього природно-антропогенного явища.

Завданням водовідведення з території НП є приймання стічних вод у місцях їх утворення, транспортування їх до очисних споруд, очищення та скид у водні об'єкти. У дисертаційному дослідженні обґрунтовано напрями удосконалення існуючого водовідведення, до яких віднесено: організація спільних підходів щодо управління водовідведенням та водоспоживанням на рівні НП; розробка стратегії управління роботою системи водовідведення для штатних умов та аварійних ситуацій, пов'язаних з залповими скидами високозабруднених виробничих стічних вод у систему водовідведення НП; застосування спеціальних еколого-соціальних досліджень впливу водного фактора на життєдіяльність населення; здійснення вибору варіантів удосконалення систем водовідведення з урахуванням еколого-економічних факторів.

На підставі викладеного можна дійти до висновку, що виходячи із сучасного стану водокористування в НП, яке зазнало суцільної руйнації в процесі їх урбанізації, перспективною є стратегія екологічно безпечного водокористування. Тому впровадження в Україні системи екологічно безпечного водокористування є необхідною умовою екологізації національної та регіональної політики.

2. Концептуальні основи екологічно безпечного водокористування у процесі урбанізації

Забезпечення якісного водоспоживання з поверхневих водних об`єктів неможливе без збереження та поліпшення стану їх водних екосистем. Тому на сьогодні проблеми збереження водних екосистем стають домінуючими. Виходячи з цього, в основу запропонованої концепції організації та управління екологічно безпечним водокористуванням покладено збереження та поліпшення існуючого стану водних екосистем, як складових водогосподарського комплексу НП, при забезпеченні умов життєдіяльності населення, яке користується цією водою.

В якості елемента планування удосконалення водокористування пропонується розробити державну цільову екологічну „Програму розвитку систем екологічно безпечного водокористування в населених пунктах України” (рис. 3). Ця програма повинна ґрунтуватися на законодавчій базі України і бути спрямованою на адаптацію до вимог Директив ЄС.

Водоспоживання та водовідведення виділені як окремі складові цієї програми і розглядаються як цілісні механізми забезпечення життєдіяльності НП. При створенні та налагодженні їх роботи необхідно ураховувати взаємозв'язки між ними.

Під екологічно безпечним водоспоживанням розуміється таке, за якого забезпечується захищеність джерел та систем водоспоживання від впливу негативних антропогенних та природних факторів і виконуються нормативні вимоги у сфері питного водопостачання або рекреаційного водокористування.

Нормативно-правова база екологічно безпечного водоспоживання ґрунтується на існуючих нормативних документах. Крім того, вона повинна враховувати: еколого-медичний ризик від забруднення водних об'єктів різними інгредієнтами; особливості спільного використання гігієнічних, водогосподарських і екологічних нормативів якості вод; гармонізацію підходів до нормування якості води в Україні та в європейських державах; еколого-економічні критерії прийняття управлінських рішень щодо забезпечення питним водопостачанням конкретного населеного пункту з поверхневих водних джерел.

Запропонована автором комплексна еколого-соціальна оцінка стану поверхневих водних об'єктів регіону та їх спеціальний контроль ґрунтується на принципах міждисциплінарного підходу і потребує виконання двох програм: екологічного дослідження водних екосистем та еколого-соціального дослідження впливу водного фактору на життєдіяльність населення за допомогою суто медичних методів.

Рис. 3. Еколого-соціальна концепція водокористування в населених пунктах України

Дана оцінка стосується всіх водних об'єктів, але особливо вона важлива при дослідженнях евтрофованих водойм, схильних до „цвітіння”. Для них автором розроблено підходи щодо збору та обробки інформації відносно рівня евтрофування водних об'єктів з використанням даних від штучних супутників Землі.

Для зменшення негативного впливу евтрофування водойм при їх використанні для питного водопостачання населених пунктів автором запропоновано довгострокові та оперативні технологічні заходи водопостачання, які спрямовані на поступове зменшенням обсягів скидання неочищених і недостатньо очищених стічних вод НП, очищення русла водойми від донних відкладів, які є джерелом вторинного забруднення, та на зменшення безпосереднього впливу на водокористувачів евтрофованих водних об'єктів. Характер та обсяги здійснення оперативних заходів залежить від фактичного рівня евтрофування водойми.

Під екологічно-безпечним водовідведенням (ЕБВ) у населених пунктах розуміється комплекс санітарних заходів та інженерних споруд, що забезпечують збір, очищення та відведення стічних вод усіх категорій з території населених пунктів у водні об'єкти, при якому не порушуються нормативні вимоги щодо стану екосистем водних об'єктів - приймачів стічних вод за умови задоволення потреб населеного пункту.

Впровадження ЕБВ повинно ґрунтуватися на трьох елементах (див. рис. 3): нормативно-правовій базі, яка враховує особливості регіону розташування населених пунктів; оперативному контролі всіх категорій стічних вод; інноваційних технологіях ЕБВ. У сукупності названі елементи дозволяють досить повно охопити можливі напрями впливу на водовідведення НП при побудові ефективної системи його управління.

У сучасних умовах переходу економіки України до ринкових відносин необхідним є розробка економічного механізму впровадження екологічно безпечного водокористування з урахуванням обмеженого фінансування. Метою створення цього механізму є забезпечення акумулювання коштів з різних джерел і їх цільове розподілення за еколого-економічними критеріями. Цей механізм складатиметься з трьох послідовних дій: вибір джерел фінансування; ранжування заходів, які розроблено у рамках впровадження екологічно безпечного водокористування за еколого-економічними критеріями; цільовий розподіл коштів, які надходять з усіх джерел.

В основу ЕБВ покладено інноваційні технології, які захищено деклараційним патентом на винахід. Основою цих технологій є: додавання в існуючі схеми водовідведення модуля, що управляється; застосування біоінженерних очисних споруд для очищення поверхневих стічних вод; проведення вертикального планування території НП, прилеглих до водного об'єкту, тощо.

Автором показано, що створення (удосконалення) систем водокористування НП повинно базуватися на їх еколого-економічному обґрунтуванні (ЕЕО), яке погоджується із системним підходом до явищ та процесів матеріальної дійсності. Це положення використано для розробки методичних рекомендацій щодо ЕЕО впровадження способів удосконалення систем водокористування і складається з наступних етапів: 1) конкретизації задачі соціально-економічного обґрунтування екологічно безпечного способу водокористування відповідно до поставленої мети; 2) визначення переліку і якісного опису сутності основних еколого-економічних показників; 3) розрахунку кількісних значень показників; 4) підготовки пропозицій за результатами обґрунтування.

ЕЕО допускає оцінку трьох показників: еколого-соціальний ефект - витрати - час, зміст яких визначається характером задачі, що розв'язується. На роль показника еколого-соціального ефекту при обґрунтуванні ЕБВ автором пропонується використання модифікованого показника якості води (табл. 1).

Таблиця 1. Структура показника еколого-соціального ефекту для обґрунтування варіантів створення (удосконалення) систем водокористування НП

Конкретне значення показника категорії для фахівця-еколога в галузі водоохоронних заходів дає узагальнену картину стану досліджуваних вод і може бути використано для порівняльного оцінювання способів водовідведення.

Економічні показники запропоновано представити двома різновидами: показниками обсягу необхідних ресурсів на реалізацію способу водовідведення; часовими показниками щодо створення системи водовідведення, заснованої на конкретному способі та періоді її експлуатації.

До ресурсних показників віднесено: будівельну вартість системи водовідведення (К); вартість річних експлуатаційних витрат на утримування системи водокористування (С).

До часових показників віднесено: інтервал часу будівництва системи водовідведення ( Тк); інтервал часу експлуатації системи водовідведення (Тс). Всі чотири економічних показники (К, С, Тк і Тс) запропоновано представити часовою діаграмою розподілу витрат (рис. 4).

Діаграма дозволяє оцінити який обсяг витрат і в якому році необхідно відшукати на будівництво, а потім зіставити їх з обсягом коштів, які можна одержати з різних джерел фінансування. Якщо обсяг необхідних витрат на будівництво буде перевищувати можливості джерел фінансування, то має сенс відразу порушити питання щодо коригування проекту у бік зменшення величини витрат на будівництво. Якщо це не вдається забезпечити, то цей варіант проекту доведеться відхилити від подальшого аналізу.

Величини річних експлуатаційних витрат можна зіставити з обсягом коштів, які одержуватимуть щорічно від користувачів системи водовідведення, розрахованих за існуючими тарифами. Це дозволить оцінити чи буде потреба змінювати існуючий тариф, а якщо так, - то в якому розмірі?

Рис. 4. Часова діаграма розподілу витрат на будівництво та експлуатацію системи водовідведення

Комплексна економічна характеристика-діаграма витрат (див. рис. 4) дозволяє особі, що приймає рішення про удосконалення системи водовідведення, робити важливі практичні висновки. Однак, для безпосереднього зіставлення варіантів способів створення (удосконалення) систем водовідведення вона непридатна. Для цього запропоновано використовувати показник чистої поточної вартості (ЧПВ), що розраховується з використанням даних, одержаних на основі часової діаграми витрат:

, (1)

де: Е - бар'єрна (відсоткова) ставка, яка визначає фінансову віддачу, очікувану від вкладень; Т - момент часу, до якого приводять витрати. При співставленні варіантів за формулою (1) строки експлуатації систем водовідведення приймається однаковим, рівним 10 рокам.

Запропоновані автором методичні рекомендації щодо ЕЕО створення (удосконалення) систем водокористування дозволяють проводити вибір найбільш ефективних варіантів їх впровадження у конкретному НП.

3. Науково-методичне забезпечення напрямів удосконалення водокористування в умовах урбанізації

Автором запропоновано розрізняти оцінювання екологічного стану водних об'єктів з урахуванням їх специфіки - характеру течії та рівня солоності - окремо для водотоків, водосховищ та ставів, морських акваторій.

Для водотоків оцінку якості води слід проводити згідно з міжвідомчим нормативним документом „Методика екологічної оцінки якості поверхневих вод за відповідними категоріями" авторів В.Д. Романенка, В.М. Жукинського, О.П. Оксіюк та ін.

Для водосховищ та ставів, які мають підвищений рівень евтрофування, дисертантом запропоновано спосіб оцінки ризику антропогенного евтрофування поверхневих вод, який захищено Деклараційним патентом на корисну модель. Згідно з цим способом послідовно обчислюються трофо-сапробний індекс Ітс, трофічний індекс Карлсона (Iт) і гігієнічний індекс (Іг), який визначається аналогічно трофо-сапробному індексу з використанням удосконаленої гігієнічної класифікації.

Рівень еколого-гігієнічного ризику визначається ступенем „цвітіння” вод і обчислюється за формулою:

, (2)

де Рц - інтегральний показник рівня „цвітіння”; Бф - значення показника біомаси фітопланктону (у балах); Бфт - значення частини біомаси токсичних водоростей від загальної біомаси (у балах); N - кількість використаних характеристик.

Згідно з розробленою класифікацією (табл. 2) значення Рц у межах 1 ч 1,4 свідчить про незначний еколого-гігієнічний ризик; в межах 1,5 ч 2,0 - слабкий; 2,1 ч 3,0 - помірний; 3,1 ч 4,0 - високий; > 4,0 - дуже високий ризик.

Для екологічної оцінки якості морських акваторій автор пропонує взяти за основу проект керівного нормативного документу „Цілі та стандарти якості морського середовища”, розроблений в Українському науковому центрі екології моря Мінприроди України.

Удосконалення до нього полягає у тому, що у випадку розташування у досліджуваній акваторії випусків стічних вод необхідно доповнити перелік показників забруднюючих речовин тими інгредієнтами, які присутні у стічних водах. Значення стандарту якості запропонованих інгредієнтів відповідає гранично допустимим концентраціям для даного виду водокористування.

Важливим управлінським інструментом впровадження екологічно безпечного водокористування є розроблений інноваційний механізм управління водоспоживанням з евтрофованих водних джерел, в якому запропоновано методику визначення рівня їх евтрофування із застосуванням дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) космічними апаратами та обґрунтовано оперативно-попереджувальні заходи, які спрямовано на зменшення безпосереднього впливу евтрофування водних об'єктів на водокористувачів.

Проведений автором аналіз дозволив за еколого-економічними критеріями показати доцільність застосування методів (ДЗЗ) спільно з наземними дослідженнями для оперативного спостереження за евтрофованими водними об'єктами.

Таблиця 2. Шкала визначення зон еколого-гігієнічної небезпеки за рівнем «цвітіння» поверхневих вод - джерел питного водопостачання

При цьому обґрунтовано застосування хлорофілу-А у воді як комплексного показника рівня евтрофування водойм, а також запропоновано проект регламенту проведення наземних та космічних спостережень з урахуванням динаміки евтрофування водних об'єктів.

Залежно від рівня евтрофування визначаються категорії якості водного об'єкта, за якими запропоновано заходи оперативно-попереджувального змісту. Ці заходи направлено на зменшення безпосереднього впливу забруднення на користувачів водних об'єктів-джерел питного водопостачання. Крім того, сформульовано заходи довгострокового виконання з формування стійкої тенденції щодо зменшення впливу стічних вод НП на стан водних об'єктів. До управлінського інструментарію відноситься також математичне моделювання роботи системи водовідведення у штатному режимі та за аварійних ситуацій, пов'язаних з надходженням надмірно забруднених виробничих стічних вод у мережу відведення побутово-виробничих стічних вод НП. Одержані результати моделювання застосовуються для оперативного управління мережами водовідведення, попередження аварійних ситуацій та мінімізації їх наслідків.

4. Концептуальні підходи до планування впровадження екологічно безпечного водовідведення в населених пунктах як функції менеджменту в процесі урбанізації

Наведено основні напрями, завдання і заходи впровадження екологічно безпечного водовідведення в населених пунктах України та етапи їх виконання. Крім того, наведено результати апробації впровадження ЕБВ у вигляді пілотних проектів на схемному рівні для низки міст, які розрізняються за чисельністю, географічним положенням, виробничим та рекреаційним потенціалом.

У теорії екологічного менеджменту особливе значення надається дослідженням процесу урбанізації суспільства, що спостерігається протягом останніх десятиріч і призводить до глобалізації проблем великих міст і мегаполісів. Місто - багатоплановий соціальний організм, складний економіко-географічний, архітектурний та інженерно-будівельний комплекс, який динамічно та суперечливо розвивається. Водночас місто - частина загальної екосистеми, що активно впливає на її стан.

У роботі автором обґрунтовано, що однією з головних причин антропогенного евтрофування водойм є надходження до них з території НП сполук азоту, фосфору, органічних речовин та мікробіальних організмів з неочищеними поверхневими стічними водами, неочищеними та недостатньо очищеними стічними водами комунального господарства в аварійних ситуаціях на водовідвідних мережах і на очисних біологічних спорудах НП. Для розв'язання проблеми щодо зменшення забруднення водних об'єктів під науковим керівництвом дисертанта розроблено програмні рішення щодо упорядкування водовідведення в населених пунктах України (програмні рішення).

Автором сформульована стратегічна мета програмних рішень - реалізація нової екологічної політики суспільства, спрямованої на відновлення сприятливого екологічного стану поверхневих вод шляхом припинення їх прогресуючого забруднення скидами від НП неочищених і недостатньо очищених стічних вод. Ця мета має подвійний характер. По-перше, вона спрямована на забезпечення екологічно стійкого функціонування водних об`єктів як елементів природного середовища зі збереженням властивостей водних екосистем. По-друге, в програмних рішеннях визначено сутність ЕБВ в НП України, яке полягає у задоволенні господарських потреб без погіршення якості водних ресурсів та умов життєдіяльності населення. Для досягнення мети обґрунтовано необхідність реалізації тактичних задач і прийомів по впровадженню комплексу узгоджених і взаємопов'язаних нормативних, технологічних, економічних, інформаційних та організаційних заходів щодо упорядкування в НП існуючого водовідведення, екологічно небезпечного стосовно поверхневих водних об'єктів. Реалізацію програмних рішень планується здійснювати за трьома основними групами напрямів: нормативно-методичними, еколого-технологічними та еколого-економічними. Кожний з напрямів деталізується формулюванням його завдань та заходів. Забезпечення реалізації завдань та заходів поділяється на три види: наукове, організаційне та інформаційне, які у свою чергу включають відповідні завдання та заходи.

В умовах обмеженого фінансування природоохоронних заходів автором запропоновано здійснювати перехід НП України на ЕБВ згідно з програмними рішеннями у два етапи. Перший етап їх реалізації (5 - 7 років) - організаційно-підготовчий. На цьому етапі головна увага повинна приділятися закладанню основ переходу в Україні на ЕБВ шляхом створення нормативних, наукових, інформаційних, економічних та організаційних передумов його упорядкування. На другому етапі реалізації програмних рішень (20 - 25 років) - необхідно виконати основні завдання щодо впровадження ЕБВ в усіх НП України.

Всі заплановані заходи обох етапів повинні виконуватися на одному з трьох рівнів: державному; регіональному; місцевому.

На державному рівні основну увагу необхідно приділити удосконаленню існуючої нормативно-методичної бази у галузі будівництва та експлуатації систем водовідведення, створенню інформаційної бази по регіонах (областях) України щодо існуючого стану систем, розгляду і затвердженню механізму забезпечення фінансування з державних та зовнішніх джерел для реалізації програмних рішень, контролю і аналізу виконання її заходів і завдань.

На регіональному рівні передбачається створення інформаційної бази щодо характеристик водовідведення в НП регіону, джерел забруднення поверхневих водних об'єктів і підземних вод, технічного стану і умов експлуатації мереж відведення поверхневих стічних вод НП регіону. Передбачається також прогнозування розвитку промисловості в НП регіону, курортно-оздоровчих закладів, координація робіт з боку регіональних держадміністрацій з перебудови в населених пунктах існуючого водовідведення; забезпечення асигнувань з регіональних бюджетних та позабюджетних джерел фінансування для виконання програмних завдань по кожному НП регіону.

На місцевому рівні передбачається коригування або розробка програм оздоровлення навколишнього природного середовища в НП у зв'язку з упровадженням ЕБВ з урахуванням місцевих особливостей, розробка схем упорядкування водовідведення у НП та виконання програмних рішень відповідно до розроблених схем, а також забезпечення асигнувань коштів з місцевих бюджетних та позабюджетних джерел фінансування запланованих заходів щодо перевлаштування водовідведення у НП.

Апробацію основних положень методології та методичних підходів щодо упорядкування водовідведення виконано при реалізації пілотних проектів упорядкування водовідведення в окремих містах України - Полтаві, Одесі, Маріуполі, Феодосії (табл. 3).

Таблиця 3. Напрями та результати досліджень щодо пілотних проектів впровадження екологічно безпечного водовідведення

По кожному з проектів зроблено аналіз технологічного стану споруд та водовідвідних мереж, розроблено технологічні схеми упорядкування існуючого водовідведення, визначено способи очищення поверхневих стічних вод різних водозбірних територій міст, обґрунтовано будівництво нових гідротехнічних споруд (насосних станцій, локальних очисних споруд, регулюючих ємностей, напірних та безнапірних трубопроводів, дощоприймачів) і запропоновано місця їх розташування.

Крім суто технологічних рішень, виконано з різним ступенем деталізації аналіз існуючого стану водних об`єктів - приймачів стічних вод вибраних міст, еколого-соціальні наслідки впровадження екологічно безпечного водовідведення, визначено вартість роботи, на прикладі Одеси обґрунтовано застосування механізму екоконверсії для фінансування перевлаштування водовідведення міста, показано основні аспекти застосування сучасних інформацій технологій - ГІС-технологій та засобів дистанційного зондування землі.

5. Економічний механізм формування екологічно безпечного водовідведення в населених пунктах

Важливим елементом обґрунтування управлінських рішень при плануванні робіт на ранніх стадіях проектування системи є проведення попередньої оцінки вартості її реалізації. Розроблено методику прогнозування вартості реалізації заходів щодо перевлаштування відведення поверхневих стічних вод, яка основана на укрупненому методі розрахунку витрат за відносними коефіцієнтами. Методика базується на використанні питомої вартості аналогу та інтегральних коефіцієнтів, що враховують місцеві фактори конкретного населеного пункту. З урахуваннях цих факторів, орієнтовну вартість впровадження екологічно безпечного водовідведення населеного пункту (С) можна визначити за залежністю:

, (3)

де Vо, Vоб - річний об`єм опадів, який випадає на територію досліджуваного і базового НП відповідно, м3; Ку, Куб - узагальнений коефіцієнт, яким враховуються еколого-технологічні особливості перевлаштування водовідведення досліджуваного і базового НП відповідно; Сб - вартість перевлаштування “базового” НП (аналогу), визначену на основі розробленого для нього проекту на схемному рівні.

Для визначення узагальненого коефіцієнту Ку запропоновано залежність:

Ку = Кр • Кв • Кан, (4)

де Кр - коефіцієнт, який враховує складність проведення реконструкції системи водовідведення та залежить від чисельності населеного пункту і коливається в межах 0,6 ч2,3; Кв - коефіцієнт, який враховує стан водних об`єктів, що приймають поверхневі стічні води, і визначається за даними Національної доповіді про стан навколишнього природного середовища в Україні і змінюється від 1,1 (відмінна якість поверхневих вод) до 1,7 (дуже погана якість); Кан - коефіцієнт, яким враховується антропогенне навантаження на регіони України, визначається за статистичними даними.

Автором за залежністю (3) виконано розрахунки вартості перевлаштування водовідведення в обласних центрах (табл. 4). Для розрахунку вартості перевлаштування водовідведення в інших населених пунктах регіонів, окрім обласних центрів, запропоновано коефіцієнт (Кро), яким враховується складність перевлаштування водовідведення в цих населених пунктах через середню чисельність їх населення.