Главная Коллекция "Otherreferats" Экология и охрана природы Современные подходы к комплексной оценке влияния хозяйственной деятельности на окружающую среду

Современные подходы к комплексной оценке влияния хозяйственной деятельности на окружающую среду

Гумус как геохимический аккумулятор, важнейший энергетический источник, который определяет развитие почвы. Методика формирования имитационного сценария развития природно-техногенной системы. Порядок расчета текущих концентраций загрязняющих веществ.

Рубрика Экология и охрана природы
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 02.11.2018
Размер файла 22,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Как известно, для решения задач, связанных с вопросами природопользования и экологии исторически используется широкий арсенал методов научного исследования, как теоретических, так и экспериментальных.

Особая роль здесь отводится моделированию поведения сложных систем. Существует, в свою очередь, большое количество разновидностей и тенденций моделирования: математическое, аналитическое, вычислительный эксперимент, имитационное, стохастическое, статистическое и др. [1-3].

На современном этапе развития общества резко возросла интенсивность и изменилась сама суть воздействия человека на природу, которое сопоставимо с предельными возможностями самовосстановления природной среды. Актуальность приобрела проблема разработки методических основ выбора рациональной стратегии природопользования. Решение этой проблемы требует всестороннего изучения и научного анализа функционирования социо-эколого-экономических комплексов территории в процессе хозяйственной деятельности [4, 5]. С исследовательской точки зрения инструментом анализа здесь может выступать вычислительный комплекс с соответствующим информационно-математическим обеспечением и математическая модель функционирования социально-природно-техногенной системы территории.

Таким образом, одна из особенностей современного подхода к оценке влияния хозяйственной деятельности на окружающую среду состоит в том, что эта оценка производится с позиций устойчивого развития территории при комплексном учете социальной (обеспечении заданного уровня жизни), природной (качество среды) и экономической (вариант хозяйственной деятельности) составляющих.

В связи со сложностью проблемы выбора стратегии развития в методическом плане возникает необходимость в многоэтапности ее решения с выделением иерархических структурных уровней. Все большая роль, наряду с математическим моделированием, отводится методам экспертных оценок, задачам районирования территории, агрегирования, нормирования и сопоставления показателей различий природы, обоснованию как частных, так и интегральных экологических критериев и нормативов.

Другими словами, оценка влияния хозяйственной деятельности на окружающую среду на современном этапе производится с позиций системного анализа [6].

C этих же позиций следует понимать и систему экологического мониторинга окружающей природной среды [7,8], решающей задачи не только сбора экологической информации ее обработки, анализа и хранения, но и реализующей прогнозные оценки состояния среды и формирующей рекомендации для принятия управленческих решений.

Другим важным инструментом комплексной оценки воздействия на окружающую среду является процедура разработки материалов оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС), предусмотренная государственными строительными нормами [9].

Целью ОВОС является оценка допустимости и целесообразности того или иного вида проектируемой хозяйственной деятельности с точки зрения обеспечения безопасности окружающей среды.

Следует отметить, что большое влияние в процедуре ОВОС уделяется вопросам определения экологического риска при штатных и аварийных режимах функционирования хозяйственных объектов [10]. Здесь широкое применение нашли методы теории вероятности и математической статистики, а также метода теории надежности и экспертных оценок.

Сказанное выше можно применить и к изучению состояния конкретных компонентов окружающей природной среды, например, геологической среды.

Почва, находясь в узле потоков веществ, энергии и информации, является не только зависимым компонентом наземных экосистем, но и обретает информационно-управляющие функции. Организация службы почвенного мониторинга позволяет остановиться на параметрах агрохимического модуля (общего количества и фрикционных состава гумуса, динамики подвижных сферы азота, фосфора, никеля). Здесь учитывается значение гумуса как геохимического аккумулятора, важнейшего составляющего энергетического источника, определяющего развитие почвы и формирования ее главного свойства - плодородия [11].

При оценке воздействия хозяйственной деятельности на состояние грунтов должны учитываться генетические виды грунтов и показатели их гумусового состава, механические и водно-органические свойства, ландшафтно-геохимические барьеры (накопление и миграция веществ), плодородие, степень развития процессов деградации грунтов и др. [12].

Комплексный, системный подход к оценке состояния почв в районах горнодобывающей деятельности предусматривает введение и ряда дополнительных показателей, интегрально характеризующих их экологическое состояние и трансформацию в процессе хозяйственной деятельности [13].

Системный анализ оцениваемого объекта должен включать комплексное междисциплинарное вербальное описание целей процесса исследования, его характеристик и свойств, связей между структурными элементами. Следующим этапом оценки является построение формальных моделей различной степения детализации и полноты.

Например, в результате системного анализа эколого-экономических взаимодействий в геосфере формируется набор показателей для оценки состояния и качества почв рассматриваемого региона [13-16]:

высота слоя почвы;

масса выброшенного i-вещества в рассматриваемом j- модельном районе в почву;

коэффициенты вредности веществ загрязняющих почву, определяемые экспертным путем;

коэффициенты степени очистки веществ загрязняющих почву;

коэффициенты степени самоочистки веществ загрязняющих почву;

суммарный показатель загрязнения почвы;

коэффициент, определяющий загрязнение почвы i- веществом;

фоновая по территории концeнтрация i-го почвенного загрязнителя;

минимальная по территории концeнтрация i-го почвенного загрязнителя;

максимальная по территории концeнтрация i-го почвенного загрязнителя;

средняя по территории концeнтрация i-го почвенного загрязнителя;

качество почв района;

весовой коэффициент физического загрязнения почвы;

показатель химического загрязнения почвы;

показатель физического загрязнения почвы;

коэффициенты вредности i-й группы физического загрязнения почвы, определяемый экспертным путем;

показатель физического загрязнения i-й группы физических загрязнителей почвы;

весовой коэффициент химического загрязнения почвы;

весовые коэффициенты качества воды почв.

В [13-16] предложен пример формализации зависимостей начального уровня для оценки качества почв рассматриваемого региона.

Основными показателями хозяйственной деятельности являются объемы выпуска продукции. Технологии производства продукции определяют выбросы и сбросы в окружающую среду и тем самым воздействие на поверхностных водотоках и почвах. Текущие концентрации загрязняющих веществ могут определяются по формулам:

,

загрязняющий гумус техногенный

где Mnb(nor)i - масса сбросов i-го загрязняющего вещества (определяется в зависимости от объемов выпуска продукции по отрасли); nb(nor)i - соответствующий коэффициент очистки i-го загрязняющего вещества; nb(nor)i - соответствующий коэффициент самоочистки i-го загрязняющего вещества; Vnb(nor) - объем поверхностных водотоков (почв); - фоновые концентрации загрязняющих веществ.

Объем почв определялся по формуле:

,

где Step - площадь рассматриваемой территории; Hnor - высота почвенного слоя.

Сходным образом производится построение зависимостей для других природных подсистем: гидросферы и атмосферы.

Формирование базовых параметров, входящих в обобщенные зависимости вышеизложенного типа как правило строится на законах пространственно-временной динамики геосферы, гидросферы и атмосферы. К ним, например, относят в качестве наиболее универсальных уравнения переноса массы, энергии, уравнения Навье-Стокса, Фурье-Кирхгофа и др.

Общий вид данных зависимостей можно представить в виде:

где Z - функция состояния, к которым относят значения полей аэрогидрогеоэлементов, концентраций загрязняющих примесей (например, для почв) и др; Y - вектор параметров, в качестве которых принимаются коэффициенты уравнений, параметры области интегрирования D, сеточной области, области размещения наблюдательных систем и др.; G(Z,Y) - нелинейный дифференциальный оператор матричной структуры, действующий на множестве функций Z,Y; f(x,t) - источники или стоки; - пространство функций состояния, удовлетворяющих граничным условиям; - область допустимых значений параметров; t - время.

Что касается моделей социально-экономического характера, современными тенденциями являются попытки модернизировать уже созданные балансовые зависимости и формализовать новые понятия общественых наук, например, пассионарность, и построить программные моделирующие системы, основанные на них.

Системный анализ социальных аспектов развития позволяет выделить следующие характеристики, влияющие на оценку качества жизни в регионе:

численность населения;

общие доходы по отраслям района;

численность тpудовых pесуpсов;

показатель обеспеченности человеческими ресурсами;

показатель жизненного уровня населения;

норма отчислений в национальный бюджет для региона;

коэффициенты отчислений в образование, науку, культуру, безопасность, здравохранение;

показатель защищенности жизнедеятельности;

показатель обеспеченности интеллектуальными ресурсами;

объемы налогов с отраслей района;

объемы средств, направляемые на оплату труда;

коэффициенты распределения местного бюджета на социальное развитие;

распределение общих доходов по отраслям района на социальное развитие;

коэффициенты отчислений из национального бюджета в регион;

коэффициенты отчислений из национального бюджета на социальное развитие;

минимальные и максимальные значения показателей и др.

Системный анализ современных глобальных и региональных социально-экономических процессов свидетельствует о наличии новых экономических реалий. К ним можно отнести, в первую очередь, широкую инфраструктуризацию и формирование новых типов предпринимательских структур, а также профессионализацию и дальнейшее развитие управленческой сферы. Это стимулирует инновационную активность, распространение применения проектного подхода ко всем сферам экономической деятельности, обеспечение дальнейшего развития форм экономической организации.

Современный этап социально-экономического развития характеризуется специфическим территориальным разделением труда и межрегиональной интеграцией. Ограничение и одностороннее использование разнообразных местных ресурсов приводит к нерациональному и неполному использованию экономического потенциала, который обусловлен рядом факторов, в том числе и недостаточным вниманием к региональным существующим проблемам и диспропорциями в размещении продуктивных сил.

В связи с объективным характером процесса регионализации потенциал территорий должен учитываться как фактор, влияющий на качество жизни населения регионов и экономическую безопасность.

Характерными особенностями развития регионов являются противоречивые тенденции развития хозяйственной деятельности. С одной стороны ускоренное развитие прогрессивных производств, интенсивное формирование местных рынков, развитие новых производственных отношений и форм хозяйствования, улучшение использования природно-ресурсного потенциала, активное привлечение различных видов капитала и др., с другой - взаимообратные тенденции. Оценка и моделирование экономической деятельности может опираться на широкий набор показателей [13-16]:

коэффициенты прямых затрат на производство продукции;

коэффициенты фондообразующих затрат на производство продукции;

коэффициенты прямых затрат на единицу восстановления ресурсов;

коэффициенты фондообразующих затрат на единицу восстановления ресурсов;

коэффициенты приростной капиталоемкости производства;

коэффициенты приростной капиталоемкости восстановления ресурсов;

объемы непроизводственного потребления

коэффициенты использования мощностей производства продукции;

коэффициенты импорта продукции для непроизводственного потребления

торговые коэффициенты по продукции для производства продукции;

коэффициенты распределения чистого дохода отраслей;

норма отчислений в национальный бюджет для региона;

поступления из нац.бюджета на pазвитие пpоизводства в pегионе;

коэффициенты pаспpеделения pегионального фонда pазвития пpоизводства;

объемы производства продукции;

мощности производства продукции;

объемы капвложений в развитие производства в отраслях района;

сальдо экспорта-импорта продукции отраслей района и др.

Основные зависимости, формализующие экономические процессы, как правило, представляют в виде обыкновенных дифференциальных или алгебраических балансовых уравнений.

Следует отметить, что в последнее время, особенно с появлением мощных вычислительных комплексов на параллельных процессорах, наметилась тенденция к большему усложнению и детализации математических зависимостей, описывающих процессы в природной, социальной и экономической подсистемах. Создаваемые пространственно-временные зависимости приобретают многомерный и многокомпонентный характер, учитывают разнообразие взаимодействия между структурными элементами, основываются на нелинейных стохастических уравнениях в частных производных.

Особым моментом при формировании стратегии устойчивого развития исследуемой социо-эколого-экономической системы является процедура формирования имитационного сценария развития природно-техногенной системы.

В последнее время в системных исследованиях окружающей среды наряду с традиционными направленностями сценариев развития рассматриваемых систем, например [13-16]:

a) базовый, в максимально возможной степени соответствующий масштабам и соотношениям значений показателей, характерных для Днепропетровской области;

b) с экономическим приоритетом, отличающийся от базового максимальной концентрацией финансовых и других ресурсов на развитие сферы материального производства в области;

c) с экологическим приоритетом, отличающийся от базового максимальной концентрацией финансовых и других ресурсов на проведение природоохранной деятельности;

d) с социальным приоритетом, отличающийся от базового максимальной концентрацией средств на развитие социальной сферы;

e) сбалансированный, отличающийся от предыдущих равномерным распределением средств региона между тремя указанными сферами (экономической, экологической и социальной), выделяются предельные виртуальные сценарии, которые базируются на экстремальных предположениях. Примером может являться предположение о переходе всех предприятий на безотходные технологии, о полном исчерпании какого-либо природного ресурса (например, лесистости), о резком изменении солнечной активности и т.п.

Основная ценность подобных сценариев состоит в выявлении граничных значений характеристик жизнеспособности системы в экстремальных условиях.

При формировании сценариев развития различного типа как правило опираются на различные целевые системы критериев. В [17] приведена достаточно детализированная система нормированных социо-эколого-экономических показателей качества, позволяющая оценить и выработать приоритеты территориального развития природно-техногенных систем. Синтез локальных показателей качества позволяет сформировать обобщенные интегральные критерии развития территориальной системы.

Типичным интегральным критерием является критерий вида:

где KN - нормированный критерий состояния природной сферы; KS- нормированный критерий социально-экономического развития.

Достижение приемлемых нормативов оцениваемой системой является областью исследования наук об исследовании операций и теории оптимального управления.

Исследование и решение задачи оптимального управления сложной социо-природно-техногенной системой проводят путем декомпозиции на серию оптимизационных задач прототипов. При построении этапных задач, как правило, учитывают прежде всего форму зависимостей ограничений и целевой функции, количество параметров, участвующих в построении задачи, уровень иерархии показателей.

Если не позволяют временные или вычислительные ресурсы, отсутствуют аналитические решения, то в качестве первой начальной задачи выбирается постановка в виде рекуррентной динамической задачи линейного программирования (ЛП). Таким образом, целевой функционал системы и ее ограничения представлены линеаризованными зависимостями.

Созданная теоретическая база служит основой построения блоков оптимизации в системах оценки природно-техногенных объектов.

Блок оптимизации создается как правило в качестве инструмента для исследования вопроса о достижении системой и ее составляющими требуемых целей и условий этого достижения.

Блоки оптимизации и управления являются одними из необходимых компонент комплексных социо-эколого-экономических моделей, использующихся в различных направлениях реализации и применения модели, и прежде всего для исследования процессов в системе и получения информации для принятия решений, наилучшим образом влияющих на дальнейшее развитие системы. Среди блоков, параметров, критериев оптимальности в структуре моделей выделяют локальные и глобальные. В соответствии с их функциональным предназначением они решают либо частные, либо общие задачи в рамках достижения желаемых значений тех или иных показателей развития моделируемых систем. Локальные блоки оптимизации предназначены, как правило, для достижения оптимальных значений величин являющихся составными частями более общих критериев оптимальности системы, либо вообще не входящими в них и служащими для повышения качества лишь отдельных блоков (подблоков) системы.

Для автоматизированной оперативной оценки состояния природно-техногенной системы, принятия решений и синтеза проведенных экспериментальных и теоретических исследований, создаются программные моделирующие комплексы. Компьютерные комплексы упрощают ввод исходных данных, обладают высокой счетной производительностью, предоставляют разнообразный графический интерфейс для наглядного моделирования, оценки и управления социо-эколого-экономическим объектом. На современном этапе развития моделирующих комплексов стандартом становятся беспроводные сетевые системы мониторинга реального времени, поддержка распределенных сетевых вычислений, поддержка экологических Internet - ресурсов и многопользовательских клиент-серверов.

На основании проведенного анализа можно сделать основной вывод, о том, что на современном этапе оценки влияния хозяйственной деятельности на окружающую среду происходит все большее усложнение и детализация экспериментальной и теоретической основ.

При оценке и моделировании различных структур и социо-эколого-экономических связей, происходит расширение набора параметров и нормативов, характеризующих состояние оцениваемых объектов.

Методология способов моделирования, оценки, прогнозирования и принятия решений становится все более комплексной и междисциплинарной, объединяющей наиболее адекватные, с точки зрения системного анализа, методы исследования. При этом, возникает специфическая проблема устойчивого описания состояния и эволюции социо-эколого-экономических объектов.

Набор целевых императивов развития социо-эколого-экономических объектов, в качестве необходимых составляющих, на современном этапе, включает критерии устойчивости функционирования и модели достижения устойчивого состояния систем. При построении интегральных критериев, особое внимание уделяется оценкам социо-эколого-экономи-ческой безопасности жизнедеятельности глобальной и региональных систем.

Характерной чертой средств оценки является создание автоматизированных компьютерных комплексов, позволяющих обрабатывать большие массивы данных, ускорять решение численных задач, визуализировать ход анализа и его результаты. Основа современных компьютерных систем комплексной социо-эколого-экономической оценки это объектно-ориентированный подход, масштабируемость, многофункциональность, многоплатформенность.

Затронутые выше аспекты, по всей видимости, составят парадигму исследований в области оценки влияния хозяйственной деятельности на окружающую среду в течение ближайшего времени.

Литература

1. Оценка современного и прогнозного состояния природной среды. Труды института прикладной геофизики им. акад. Б.К. Федорова. - Гидрометеоиздат, 1990. - Выпуск 76. - 155 с.

2. Опыт моделирования при решении задач природопользования и экологии. - Днепропетровск, 1998. -140 с.

3. Биоэкологические характеристики в моделировании антропогенеза природной экосистемы. Г.Т. Шматков и др. - Днепропетровск, 1993. - 73 с.

4. Системний аналіз і моделювання у розв'язанні проблем сталого розвитку території. - Дніпропетровськ, 2001. - 136 с.

5. Shimazu. K. Sugijama, T. Kojima. Terrestrial Environmentology // J.Earth Sci., Nagoya Univ. - 1972. - V.20. - P. 5-12.

6. Системний підхід при прогнозуванні стану атмосферного повітря / А.Г. Шапар, С.З. Поліщук та ін. Навчальний посібник. - Дніпродзержинськ, 2004. - 165 с.

7. Постанова Кабміну України „Про затвердження Положення про державний моніторинг навколишнього природного середовища” від 23.09.1993 р. № 785.

8. Кишкань Р.В., Аверин Г.В. Экологические проблемы индустриальных мегаполисов // Направления создания системы муниципального экологического мониторинга атмосферного воздуха. Междунар.науч.-практ.конф. - Донецк-Авдеевка, 2004. - С.167-173 .

9. Склад і зміст матеріалів оцінки впливів на навколишнє середовище (ОВНС) при проектуванні і будівництві підприємств, будинків і споруд. ДБН А.2.2.-1-2003. - К.: Держком України з будівництва та архітектури, 2004.

10. Тихомиров Н.П. и др. Методы анализа управления эколого-экономическими рисками. - М., 2003.

11. Щербаков А.П., Рудай И.Д. Плодородие почв, круговорот и баланс питательных веществ. - М.: Колос, 1983. - С. 23-66.

12. Посібник до розроблення матеріалів оцінки впливів навколишнього середовища (до ДБН А.2.2.-1-2003). Ч.1. Оцінка впливів проектованої діяльності на навколишнє природне середовище. - Харків. 2003. - 158 с.

13. Екологія і природокористування: Збірник наук. праць ІППЕ НАН України. - Дніпропетровськ. - 2001. - Вип. 3.- 270 с.

14. Поліщук С.З., Долодаренко В.О., Чорнобровкіна Н.А., Рябко А.І. Системний аналіз і моделювання у розв'язанні проблем сталого розвитку території. - Дніпропетровськ, 2001. -136 с.

15. Полищук С.З., Рябко А.И. Системное моделирование и управление изменением состояния окружающей среды при разработке стратегии устойчивого развития на региональном уровне // Екологія і природокористування: Збірник наук. праць ІППЕ НАН України. - Дніпропетровськ. - 2003. - Вип. 5 - С. 69-76.

16. Полищук С.З., Долодаренко В.А., Чорнобровкина Н.А Создание программного моделирующего комплекса в системах оценки и прогнозирования состояния социо-эколого-экномической системы региона. Материали 13-ї международной научно-практической конференции "Сучасні інформаційні та енергозберігаючі технології життєзабезпечення людини", (SIET 13-03), Днепропетровск. 2003. - С.216-218.

17. Методичні підходи до вибору та обгрунтування критеріїв і показників сталого розвитку різних ландшафтних регіонів України / А.Г. Шапар, В.Б. Хазан, М.В. Мажаров та ін. - Дніпропетровськ: ІППЕ НАН України, 1999.- 88 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены