Комплексная оценка и районирование экологической опасности и управление экологической безопасностью регионов россии 25. 00. 36 Геоэкология

На правах рукописи

Мусихина Татьяна Анатольевна

КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА И РАЙОНИРОВАНИЕ

ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ

И УПРАВЛЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ

РЕГИОНОВ РОССИИ
25.00.36 – Геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора географических наук

МОСКВА - 2011
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Вятский государственный университет»

Официальные оппоненты:	Минин Александр Андреевич, доктор биологических наук, профессор Тимашев Игорь Евгеньевич, доктор географических наук, профессор Флегентов Игорь Владимирович, доктор технических наук, профессор
Ведущая организация:	Институт географии РАН

Защита диссертации состоится _24_ноября__2011 года на заседании

диссертационного совета Д 002.049.01 в ГУ Институт глобального климата и экологии Росгидромета и РАН по адресу:

Адрес: 107258, г.Москва, ул. Глебовская, д.20-Б.

Телефон: (499) 160-35-52

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института глобального климата и экологии Росгидромета и РАН

Автореферат разослан_____________________2011 года.
Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор географических наук, профессор Г.М.Черногаева
Актуальность

На территории России функционируют свыше 2,5 тыс. химически опасных объектов, более 1,5 тыс. радиационноопасных, 8 тыс. пожаро- и взрывоопасных объектов, более 30 тыс. гидротехнических сооружений и других объектов, представляющих не только экономическую, оборонную и социальную значимость для государства, но и потенциальную опасность для окружающей среды, здоровья и жизни населения, поскольку в зонах возможного воздействия в случае аварий на этих объектах в зону поражения попадет свыше 90 млн. жителей страны. Кроме того, стихийные бедствия, вызываемые опасными природными явлениями (ОЯ), а также связанные с ними техногенные аварии, являются основными источниками возникновения чрезвычайных ситуаций и представляют существенную угрозу для безопасности граждан, водных и наземных экосистем, экономики страны и, как следствие, для обеспечения безопасности, как отдельных регионов, так и национальной безопасности Российской Федерации в целом.

Экономический кризис, высокая степень изношенности технологического оборудования объектов в «старопромышленном» секторе экономики, расположение потенциально опасных объектов в густонаселенных районах, стремительный рост числа и масштабов катастроф создают проблемы в сфере экологической безопасности. Это обуславливает необходимость разработки дополнительных системных мероприятий, в числе которых могут быть перманентная оценка и районирование уровня экологической опасности и совершенствование управления экологической безопасностью регионов РФ.

Цель настоящего исследования

Разработка методических основ комплексной оценки районирования экологической опасности и управления экологической безопасностью на уровне регионов и муниципальных образований России.

Объект исследования

Территория субъектов и муниципальных образований Российской Федерации.

Предмет исследования

Оценка экологической опасности и совершенствование управления экологической безопасностью на уровне субъектов и муниципальных образований Российской Федерации.

Основные задачи

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

Анализ современного состояния проблемы.
Выбор критериев, показателей, таксономических единиц районирования для оценки экологической опасности территории.
Разработка алгоритма комплексной оценки экологической опасности и районирования субъекта федерации с использованием ГИС-технологии.
Выделение кластера (кластеров) приоритетных муниципальных образований субъекта для определения превентивных первоочередных мероприятий по обеспечению экологической безопасности.
Разработка схемы взаимодействия между различными уровнями управления на территории выделенного в субъекте кластера для управления экологической безопасностью.
Апробация разработанной методологии комплексной оценки и районирования экологической опасности и управления экологической безопасностью на примере отдельных субъектов федерации.
Создание схемы взаимодействия государственных органов власти и органов местного самоуправления для конкретных чрезвычайных ситуаций природно-техногенного характера.

Научная новизна и теоретическая значимость состоят в том, что в работе обоснована возможность широкого использования имеющейся разноуровенной статистической и научной картографической информации по экологической ситуации и опасности в регионах. Впервые предложен и опробован сопряженный анализ существующих и потенциальных экологических опасностей на уровне региона России и муниципальных образований. Разработаны критерии и алгоритм оценки экологической опасности региона Российской Федерации. Впервые использован метод анализа иерархий для оценки и районирования экологической опасности региона Российской Федерации.

Впервые для Кировской области и Удмуртской Республики проведено районирование и картографирование муниципальных образований по уровню экологической опасности, проведена их кластеризация для принятия превентивных мер в сфере управления экологической безопасностью с учетом межмуниципальных негативных воздействий экологически опасных объектов.

Предложены схема взаимодействия между различными уровнями управления по обеспечению экологической безопасности и мероприятия по совершенствованию управления экологической безопасностью регионов России.

Основные положения, выносимые на защиту:

Критерии, показатели и таксономические единицы для комплексной оценки и районирования экологической опасности субъекта федерации.
Алгоритм оценки и районирования экологической опасности в субъектах федерации.
Использование метода анализа иерархий для ранжирования муниципальных образований по уровню экологической опасности по предложенным критериям и показателям.
Перманентное (ежегодное) районирование территории субъекта федерации по уровню экологической опасности на основе электронного картографирования.
Группировка муниципалитетов субъекта федерации с учетом транстерриториального межмуниципального воздействия потенциально опасных объектов на основе кластерного анализа для принятия превентивных мер.
Результаты апробации методики комплексной оценки и районирования экологической опасности и управления экологической безопасностью на примере конкретных субъектов.
Предложения по совершенствованию управления экологической безопасностью региона.

Методы. В работе использовались: статистический метод; метод анализа иерархий; кластерный анализ, электронное картографирование.

Практическое значение. Предложенные автором подходы к оценке экологической опасности регионов позволяют выполнять эти работы для любого субъекта Российской Федерации и не требуют проведения дополнительных специальных исследований. Универсальность созданного алгоритма районирования для оценки экологической опасности и кластеризации для управления экологической безопасностью позволяет исключать дублирование однотипных региональных экологических исследований, проводимых разными ведомствами, и использовать ее для других целей в сфере охраны окружающей среды:

- проведения оценки воздействия на окружающую среду при размещении новых и реконструкции существующих объектов экономики;

- обоснования инвестиций в природоохрану;

- разработки и корректировки нормативов допустимого воздействия на компоненты природы;

- регламентации в природопользовании;

- экологического страхования и аудита;

- разработки схем регионального территориального планирования;

- кадастровой оценки земель.

Личный вклад автора. Автор принимал участие в:

проведении государственного экологического контроля, экологической экспертизы строительства и реконструкций промышленных предприятий, в том числе потенциально опасных объектов на территории Кировской области, обеспечении деятельности региональной системы сбора и анализа статистической отчетности (2 ТП (водхоз) и 2тп (радиоактивность).

Сводный перечень природно-техногенных опасностей Кировской области, созданный автором, был использован в качестве научной поддержки при расстановке приоритетов в принятии управленческих решений по обеспечению безопасности региона и при совершенствовании нормативно-правовой базы в данной сфере, а именно – при разработке проекта закона области «О защите населения и территории Кировской области от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» (2009 год).

Результаты работ по изучению автором состояния территориальной охраны природы использовались на практике при:

подготовке материалов федеральных законодательных инициатив, официальных и авторских отзывов на проекты федеральных законов и подготовке законопроектов Кировской области в сфере охраны окружающей среды и рациональному природопользованию;

подготовке бюллетеней водных ресурсов (1997-98г.г.) и региональных докладов 1997 - 2010 годов «О состоянии окружающей природной среды Кировской области»;

разработке методологии расчета нормативов сбросов загрязняющих веществ со сточными водами для бассейна реки Вятки и сводных томов предельно допустимых выбросов для городов области (1990 – 1999 годы);

разработке автором рабочих программ дисциплин экологической направленности (науки о Земле, экологический мониторинг, оценка воздействия на окружающую среду, экологическая экспертиза и проектирование, экономика природопользования) в Вятском государственном университете и внедрении раздела «Экономика и прогнозирование природопользования» в курсовое и дипломное проектирование студентов специальности «Охрана окружающей среды и рациональное природопользование» и «Инженерная защита окружающей среды» (2003 – н.в.).

Указанные положения подтверждены актами о внедрении.

Апробация работы. Результаты работы доложены на всероссийских, международных симпозиумах: Всероссийская конференция «Пути решения экологических проблем современной России» (Санкт-Петербург, 1999); Всероссийская конференция «Региональные и муниципальные проблемы экологической безопасности» (г.Бронницы, 2001); 6-й Международный симпозиум «Чистая вода России-2001» (Екатеринбург, 2001); ежегодная Всероссийская научно-техническая конференция “Наука-производство-технологии-экология” (Киров, 2002-2011); Всероссийская научно-практическая конференция "Экологический мониторинг: научный и образовательный аспекты” (Киров, 2002, 2003); 5-й Международный конгресс «Экватек-2002» (Москва, 2002); Всемирная конференция по изменению климата (Москва, 2003); Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития» (Киров, 2007, 2008); Международный научный конгресс «Глобалистика – 2009: пути выхода из глобального кризиса и модели нового мироустройства» (Москва, МГУ имени М.В.Ломоносова, 2009), IV Всероссийская научная конференция «Математическое моделирование развивающейся экономики и экологии» ЭКОМОД-2009, (Киров, 2009); научно-практическая конференция «Современная радиоэкологическая обстановка в Кировской области. Объективный мониторинг состояния недр и его роль в решении практических задач Госкорпорации «Росатом» по реабилитации радиационно-опасных объектов ФГУП «РосРАО» (Киров, 2009), Третий Невский международный экологический конгресс (Санкт-Петербург, 2010), Всероссийская научно-практическая конференция «Экология родного края: проблемы и пути решения» (Киров, 2011).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 53 работы, в том числе: монографий - 1, учебных пособий – 3, статей в журналах перечня ВАК – 12.

Структура и объём работы. Работа состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы, включающего 125 наименований. Объём работы составляет 240 страниц, включая 31 рисунок, 47 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит характеристику актуальности, объекта и предмета исследования, цели, задач, научной новизны, практической значимости работы, сведения об апробации результатов, а также выносимые на защиту положения.

ГЛАВА I. Современное состояние проблемы

В качестве понятия «экологической безопасности» принимается определение, дефиниция которого закреплена в действующем с 2002 года Федеральном законе «Об охране окружающей среды», - «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 области районирования процессов взаимодействия природы и общества анализировались работы известных географов: А.М.Берлянда, Н.А.Гвоздецкого, А.Г.Исаченко, Ф.Н.Милькова, Н.И.Михайлова, В.И.Блануцы, В.А.Николаева, В.М.Котлякова, Б.И.Кочурова, Н.Ф.Глазовского, А.М.Смирнова, Б.Б.Родомана, А.Н.Демьяненко, В.И.Стурмана. В области экологической безопасности наиболее известны работы Т.А.Хоружей, Ю.А.Рахманина, А.В.Грачева, А.П.Хаустова, В.А.Баришпольца, Р.В.Арутюняна, М.М.Бринчук, В.И.Данилова-Данильяна, С.А.Боголюбова, С.И.Хлуденевой, В.И.Осипова. Анализ их работ показал, что природные и техногенные катастрофы вызывают глубокие социальные потрясения, гибель людей, воздействие на окружающую среду и огромные материальные потери. Зоны развития опасных природных процессов пересекаются или совпадают с зонами хозяйственного освоения, потенциально опасными объектами и местами компактного проживания людей, что способствует росту числа катастроф и ущерба от них. Несмотря на научно-технический прогресс и принимаемые меры по обеспечению безопасности, защищенность людей от техногенных и природных угроз постоянно снижается.

Обеспечение экологической безопасности предполагает не только ликвидацию, но и предотвращение экологической опасности, поэтому требуются новые подходы, основанные на более детальном региональном и оперативном временном и пространственном анализе опасностей в природно-техногенной и техногенной сфере, выявлении наиболее опасных территорий и первоочередной разработки для них превентивных мероприятий по снижению уровня опасности и минимизации последствий чрезвычайных ситуаций. Для принятия управленческих решений в этой сфере на разных уровнях власти необходимы проработка и составление карт разной степени детальности и уровней (глобального, федерального, регионального), при составлении которых используется комплексный географический подход, т. е. учет особенностей и свойств конкретных территорий и география потенциальных опасностей.

Карты являются результатом пространственного анализа экологической ситуации в отдельных регионах и на территории Российской Федерации в целом. В последнее время были опубликованы следующие карты, так или иначе характеризующие экологическую ситуацию в России: «Состояние окружающей природной среды Российской Федерации» масштаба 1:8 000 000 (1996г.), составленная в Институте географии РАН, «Эколого-географическая карта Российской Федерации» масштаба 1:4 000 000, составленная в Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова, карта комплексного районирования территории России по экологической и социально-экономической ситуации ИГ РАН (В.М. Котляков, Н.Ф. Глазовский, Б.И. Кочуров, 2000), (Б.И.Кочуров и др., 2002); карты загрязненных земель в регионах России, гидрографический аспект (В.Г.Прокачева, В.Ф.Усачев, 2004); карты зон хронического загрязнения вокруг городских поселений и вдоль дорог по республикам, краям и областям Российской Федерации (В.Г.Прокачева, В.Ф.Усачев, Н.П.Чмутова, 1992), оценка загрязнения федеральных округов Российской Федерации по данным мониторинга Росгидромета (Г.М.Черногаева, А.Зеленов, 2005) и другие (рис.2).

На рис.1 приведена карта зон хронического загрязнения, выявленных при изучении ареалов загрязненного снега по снимкам из космоса.

Рис.1. Зоны хронического загрязнения вокруг городских поселений Российской Федерации

[Справочник ГГИ, СПб., 1992]

Рис.2. Комплексная оценка загрязнения субъектов РФ по данным мониторинга Росгидромета (А. Зеленов, ИГКЭ Росгидромета и РАН, 2005 г.)

На основании данных сравнительной оценки субъектов РФ по количеству городов, в которых индекс загрязнения атмосферы больше 7 и количеству случаев экстремально высокого и высокого загрязнения и площади хронически загрязненных территорий вокруг городов была получена комплексная оценка состояния загрязнения окружающей среды в субъектах (рис.2).

Прохоровым Б.Б. проведено медико-экологическое районирование страны (рис.3), в результате которого выделены территории с относительно однородными условиями формирования общественного здоровья. При разработке схемы медико-экологического районирования России был использован коэффициент суммарной оценки здоровья населения. Величина этого коэффициента представляет собой ранговое место региона по итогам ранжирования регионов по каждому из следующих пяти показателей: младенческая смертность, средняя ожидаемая продолжительность жизни мужчин и женщин, стандартизованный коэффициент смертности мужчин и женщин (для городской и сельской местности отдельно).

Рис.3. Медико-экологическое районирование (Б.Б.Прохоров, 1998г.)

Среди региональных карт экологической направленности можно отметить различные атласы региональных природных ресурсов (Оренбург, Сахалин, Астрахань и др.), экологические атласы Ростовской области (Е.В.Закруткин, 2000), Кировской области (А.Н.Чемоданов и др., 1994), и множество других экологических карт регионального значения (Москва, Санкт-Петербург, Иркутск, Екатеринбург, Барнаул, Улан-Уде, Республика Татарстан, Удмуртская республика и многие др.). В сфере картографирования уровня безопасности в природно-техногенной сфере можно привести карту степени природной опасности для населенных пунктов Кабардино-Балкарской Республики (С.И.Шагин, 2010г.) (Рис.4).

Рис.4. Дифференциация населенных пунктов Кабардино-Балкарской Республики по степени природной опасности (С.И.Шагин, 2010 г.)
На основе анализа работ в сфере экологического районирования и картографирования выявлено:

1) существующие подходы к экологическому районированию систематизируются следующим образом:

- природно-хозяйственное районирование (критерий — природно-ресурсный потенциал);

- эколого-экономическое районирование (критерий — уровень воздействия, соотнесенный с потенциалом устойчивости среды);

- экологическое районирование (критерии — уровень экологической напряженности; индекс антропогенной нагрузки);

- районирование природных опасностей и рисков (критерий – количественная оценка природных опасностей и рисков);

- медико-экологическое районирование (критерий – суммарная оценка здоровья населения; медико-экологические индикаторы качества окружающей среды);

2) для исследований в сфере экологического районирования характерны: отсутствие унифицированных методик, разный масштаб карт, трудности выбора критериев и показателей для экологического районирования, что во многом определяется многофакторностью совокупных природно-техногенных процессов формирования современного состояния среды обитания человека и биоты;

3) работы по перманентному районированию с целью оценки экологической опасности в контексте управления экологической безопасностью до настоящего времени не выполнялись.

Таким образом, можно заключить, что созданные до настоящего времени тематические экологические карты носят в основном отраслевой характер, или представляется серия разномасштабных карт в виде атласов, которые обновляются крайне редко, в то время как современные условия диктуют органам государственной власти и местного самоуправления превентивно и оперативно выявлять наиболее опасные территории и принимать адекватные уровню экологической опасности эффективные управленческие решения, которые могут быть направлены, в том числе, на приоритетное инвестирование мероприятий по повышению экологической безопасности этих территорий. Известно, что затраты на прогнозирование и подготовку только к природным бедствиям в среднем в 15 раз меньше предотвращенного ущерба (В.И.Осипов, 2009).

Территориальная дифференциация хозяйственной деятельности, ее характер, виды и масштабы воздействия на окружающую среду обуславливают пространственные различия в динамике изменений водных и наземных экосистем и приводят к формированию неоднородности в экологическом состоянии окружающей среды различных территорий, вплоть до образования зон хронического загрязнения, где концентрация промышленных производств постоянно оказывает значительное и многостороннее воздействие на окружающую среду и здоровье населения. При этом уже существующая высокая степень хронической загрязненности территории может усиливать негативное воздействие потенциально опасных объектов при чрезвычайных ситуациях природно-техногенного и техногенного характера.

Новая региональная политика предусматривает переход на самостоятельное управление и использование субъектами федерации «своих» природных ресурсов, а также повышение ответственности региональных властей и органов местного самоуправления за обеспечение экологической безопасности. Экологическая безопасность, безусловно, является одной из составляющих безопасности страны в целом. Конституция Российской Федерации и Федеральный закон «Об охране окружающей среды» предписывает совместное ведение охраны окружающей среды и обеспечение экологической безопасности федеральным органам государственной власти и органам государственной власти субъектов Российской Федерации. В связи с этим оценка экологической опасности и управление экологической безопасностью в регионах являются одними из приоритетных проблем.

ГЛАВА II. Концепция, критерии, показатели, исходные данные

Концептуальный подход к оценке и районированию экологической опасности на региональном уровне в данной работе базируется на том, что интенсивное вмешательство человека в равновесие окружающей природной среды неблагоприятно сказывается на здоровье населения и состоянии наземных и водных экосистем. Негативное воздействие многократно усиливается при чрезвычайных ситуациях природно-техногенного и техногенного характера. Региональные стратегии по оптимизации природопользования и повышения экологической безопасности для населения и окружающей среды должны опираться на современную оценку состояния природных сред и демографической ситуации по данным мониторинга и потенциальных опасностей природного и техногенного характера.

В соответствии с концепцией в исследовании использовались такие критерии как «реальное и потенциально-опасное воздействие», «состояние», «отклик».

Показатели, которые характеризуют эти критерии, типичны для всех территорий вне зависимости от их географического положения и наиболее ярко отражают эффект воздействия неблагоприятных экологических факторов. Они учитывают: покомпонентный анализ состояния окружающей среды; основные виды негативного воздействия хозяйственной деятельности человека на окружающую среду; демографические особенности территории; степень трансформации биоты и почв, отражают основные функциональные использования территорий (заповедная, лесохозяйственная, сельскохозяйственная, промышленно-урбанистическая).

Показатели базируются на существующей статистической, мониторинговой и кадастровой информации по каждому муниципальному образованию конкретного субъекта федерации и группируются следующим образом:

техногенное воздействие на природные среды;
интегральные оценки качества природных сред (атмосферного воздуха, водных объектов, почв);
биотические;
демографические особенности территории;
характеристики природных и техногенных опасностей.

Показатели по группам приведены в таблицах 1,2,4,5,6. После каждой таблицы представлено описание отдельных показателей соответствующей группы.

Таблица 1– Группа показателей техногенного воздействия на природные среды

1.	Удельный выброс от стационарных источников на единицу площади (т/год/км²)
2	Валовый выброс от стационарных источников, т/год
3.	Среднемноголетний валовый выброс загрязняющих веществ от стационарных источников, т/год
4.	Удельное количество автотранспорта на единицу площади, шт/км²
5.	Масса сброса загрязняющих веществ со сточными водами в водные объекты, т/год
6.	Среднемноголетняя масса сброса загрязняющих веществ со сточными водами в водные объекты, т/год
7.	Количество образованных и размещенных на объектах захоронения твердых бытовых отходов (ТБО) от населения на 1000 человек, тыс.т/год
8.	Объемы образования отходов (кроме ТБО от населения и радиоактивных), тыс.т/год
9.	Общее количество размещенных (накопленных) на объектах захоронения (кроме радиоактивных) отходов, тыс.т/год
10.	Доля отходов 1-2 классов опасности от общего числа накопленных отходов (кроме радиоактивных), %
11.	Доля нарушенных земель* от общей площади**,%

* Земли, утратившие свою хозяйственную ценность или являющиеся источником отрицательного воздействия на окружающую среду в связи с нарушением почвенного покрова, гидрологического режима и образования техногенного ландшафта в результате производственной деятельности, являются нарушенными

**рекомендуемый показатель, может учитываться не для всех регионов. Например, согласно данным МПР и экологии России относительно площади нарушенных земель - из всех земель, нарушенных в 2006 году, наибольшая часть (27%) приходится на Ханты-Мансийский автономный округ (12,9 тыс. га), Чукотский автономный округ (9,4 тыс. га), Республику Саха (Якутия) (2,3 тыс. га), Томскую область (2,0 тыс. га), Республику Башкортостан и Читинскую область (по 1,7 тыс. га).

Наряду с количественными показателями негативного воздействия на окружающую среду от стационарных источников загрязнения в качестве отдельного показателя предлагается включить удельное количество передвижных источников загрязнения атмосферного воздуха на единицу площади, так как воздействие автотранспорта является ведущим фактором, определяющим экологическое состояние большинства городов.

В настоящее время в отвалах и хранилищах на территории России скопилось около 80 млрд. тонн отходов, зачастую их складируют и захоранивают в несанкционированных местах.

Около трети сбрасываемых сточных вод загрязнены сверх установленных нормативов. Со сточными водами в водные объекты в год поступают 5,5 тыс. тонн нефтепродуктов, 360 тыс. тонн органических веществ, 500 тыс. тонн взвешенных веществ, 2600 тыс. тонн сульфатов, 7700 тыс. тонн хлоридов и др. Сброс неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод относится к главным причинам загрязненности источников питьевого водоснабжения населения (Г.Г.Онищенко, 2010), поэтому включение показателей, характеризующих сбросы стоков актуально.

В целях учета разрушения ландшафтов и педосферы рассматривается физическая деградация, в нашем случае – это показатель доли нарушенных земель. Деградация происходит в основном за счет развития отрасли по добыче полезных ископаемых и при прокладке транспортных и инженерных коммуникаций. При этом большое влияние на данные процессы оказывает также бездорожная транспортировка грузов на самоходных установках в тундровой и пустынной и полупустынной зонах.

Таблица 2 - Группа показателей интегральных оценок качества природных сред

1.

Интегральный показатель качества атмосферного воздуха (ИЗА)

2.

Интегральный показатель качества воды поверхностных водных объектов (УКИЗВ)

3.

Интегральный показатель качества почв населенных пунктов (Zc)

4.

Интегральный показатель качества почв сельхозназначения**(Zc)

5.

Содержание гумуса в пахотных почвах**, %

6.

Среднемноголетнее содержание гумуса в пахотных почвах**, %

7.

Среднегодовые показатели мощности экспозиционной дозы гамма-излучения на местности, мкР/час

8.

Среднемноголетние показатели мощности экспозиционной дозы гамма-излучения на местности, мкР/час

**рекомендуемый показатель, может учитываться не для всех регионов.

Уровень геоэкологического состояния территории характеризуется, в том числе, показателями качества природных компонентов – степенью их соответствия принятым стандартам в сфере экологии. Характеристики состояния территорий и уровней антропогенных воздействий на них основываются на химических и физических показателях качества отдельных природных компонентов. Наиболее опасным является хроническое загрязнение химическими веществами атмосферного воздуха, поверхностных вод и почвенного покрова на урбанизированных территориях субъектов Российской Федерации (Ю.А. Израэль, Г.М. Черногаева, 2001), что также указано и в пояснительной записке к федеральной целевой программе "Национальная система химической и биологической безопасности Российской Федерации (2009 - 2013 годы)". В настоящее время для характеристики состояния загрязнения природной среды в системе Росгидромета, как ведущей структуры в сфере экологического мониторинга, разработаны и используются комплексные показатели качества природных сред. Например, для оценки качества воздуха (по РД 52.04-186-89 "Руководство по контролю загрязнения атмосферы") используется показатель ИЗА - комплексный индекс загрязнения атмосферы, учитывающий несколько примесей. Величина ИЗА рассчитывается по значениям среднегодовых концентраций атмосферного воздуха. Показатель характеризует уровень хронического, длительного загрязнения воздуха.

Степень загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям оценивается согласно РД 52.24.643-2002 (Методические указания. Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям). Оценка проводится по совокупности загрязняющих веществ для любого водного объекта в точке отбора проб воды, за любой промежуток времени, по любому набору показателей. Комплексными оценками являются комбинаторный индекс загрязнения воды (УКИЗВ) и класс качества воды.

На литосферу наиболее значительное техногенное воздействие происходит в двух направлениях – изменение и гибель ландшафтов и загрязнение и деградация почв. Санитарные правила СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы» предъявляют требования к качеству почвы различных территорий в зависимости от их функционального назначения и использования (требования предъявляются к жилым территориям, рекреационным и курортным зонам, зонам санитарной охраны водных объектов, территориям сельскохозяйственного назначения и другим, где возможно влияние загрязненных почв на здоровье человека и условия проживания), поэтому оценка загрязненных химическими веществами почв проводится дифференцированно для разных почв (разного характера землепользования).

Единой системы экологического мониторинга почв в России нет, при этом загрязнение почв исследуется в пяти аспектах:

1) как самостоятельная экологическая проблема, когда изучается определенный потенциально или реально загрязненный локальный участок территории;

2) как контроль качества почв на строй- и промплощадках, при этом оценка загрязнения почв и грунтов промышленных площадок согласно СП-11-102-97 «Инженерно-экологические изыскания для строительства» только начинает входить в российскую практику;

3) как индикатор общего экологического неблагополучия территорий, когда проводятся исследования загрязнения почв, направленные на сравнительную оценку общего уровня экологического неблагополучия территорий (эколого-геохимические съемки);

4) как часть социально-гигиенического мониторинга в местах проживания населения (гигиеническая оценка почвы проводится с целью определения ее качества и степени безопасности для человека, а также разработки мероприятий и рекомендаций по снижению загрязнений);

5) как часть комплексного мониторинга и агрохимического обследования земель сельскохозяйственного назначения при выращивании сельхозпродукции.

Мониторинг качества пахотных почв и агрохимические обследования в сельском хозяйстве охватывают значительные территории, так как площадь земель сельхозназначения составляет 402,3 млн.га, что соответствует 23,5% от площади России, при этом чуть более половины из них - пашня. В трех субъектах федерации (кроме Москвы и Санкт-Петербурга) вообще отсутствуют распаханные земли, это Ненецкий, Чукотский и Таймырский автономные округа. В других субъектах наблюдается большая вариация общей площади сельхозугодий (в том числе пашни). Распределение распаханных площадей по некоторым субъектам Российской Федерации согласно Земельному фонду РФ представлено в табл.3.
Таблица 3 - Распределение земельного фонда некоторых субъектов Российской Федерации (тыс.га, (доля от общей площади субъекта)

Субъект федерации

Общая площадь

Пашня

Саратовская область

8511,0

5704,0 (67,0%)

Краснодарский Край

7500,0

3900,0 (52,0%)

Нижегородская область

7662,4

1856,3 (24,2%)

Мурманская область

3559,5

17,4 (0,4%)

В субъектах федерации, где доля сельхозугодий превышает 20% целесообразно рассматривать показатель содержания гумуса в почвах (в %), который наряду с показателем плодородия учитывает уникальное экологическое свойство почв – связывать соли тяжелых металлов, ароматических углеводородов и пестицидов.

Для районирования выбираются показатели качества почв в населенных пунктах и сельскохозяйственных угодьях, как наиболее важных для жизнеобеспечения человека. Для урбанизированных территорий важен показатель качества почв в населенных пунктах, так как, например, для урбанизированных территорий Московской области (включая г. Москву), занимающих небольшую территорию (0,3 % площади территории РФ), наблюдается наибольшая концентрация городского населения (91 % от общей численности населения в Московском регионе). Соотношение урбанизированных и промышленных территорий по субъектам представлен на рис.5.

Рис.5.Соотношение урбанизированных и промышленных территорий в РФ (И.В.Чеснокова, Э.А.Лихачева, Г.М.Черногаева, 2011г.)

В группу показателей оценок качества природных сред (табл.3) включена характеристика мощности экспозиционной дозы (МЭД) гамма-излучения на местности, мкР/час. Радиоактивные вещества в очень различных количествах, в зависимости от региона, находятся повсеместно в окружающей среде. По данным мониторинга Росгидромета естественный радиационный фон для многих территорий составляет 10-14 мкР/час.

После Чернобыльской аварии некоторые территории Европейской части России были загрязнены техногенными радионуклидами. Наибольшие площади загрязнения расположены в Брянской и Тульской областях. На Азиатской территории России имеется несколько зон, загрязненных в результате радиационных аварий на предприятиях ядерно-топливного цикла. Наиболее значительным является Восточно-Уральский радиоактивный след, который образовался в результате взрыва радиоактивных отходов на ПО «Маяк».

Демографические показатели для районирования представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Группа показателей демографических особенностей территории

1.	Плотность населения, чел./км²
2.	Отношение численности населения в административном центре к общей численности населения муниципалитета
3.	Среднемноголетние показатели общей заболеваемости на 1000 населения
4.	Среднемноголетние показатели младенческой смертности на 1000 родившихся

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) 20% всех заболеваний населения обусловлены воздействием факторов окружающей среды. Использование только интегральных показателей качества природных сред не позволит в полной мере судить о степени опасности той или иной экологической обстановки, поскольку не будут учтены показатели для населения, подвергающегося воздействию неблагоприятных экологических факторов, поэтому в перечень включаются демографические и социально-медицинские показатели (табл. 4).

1.	Показатель лесистости территории (доля покрытой лесом площади от общей площади,%)
2.	Размер действующей расчетной лесосеки***, тыс.куб.м
3.	Уменьшение численности (плотности) охотничье-промысловых видов животных, число раз от нормального **
4.	Доля площади, занятой особо охраняемыми природными территориями (ООПТ), от общей площади, %

**рекомендуемый показатель, может учитываться не для всех регионов.

*** Типовая форма лесного плана утверждена приказом МПР России от 16 июля 2007 г. N 182 «Об утверждении типовой формы лесного плана субъекта Российской Федерации».

В группу биотических показателей (табл.5) включаются показатели особо охраняемых природных территорий, лесистости, расчетной лесосеки (возможный размер ежегодного пользования древесиной, являющийся основой лесопользования. Порядок исчисления расчетной лесосеки в соответствии со статьей 29 Лесного кодекса Российской Федерации утвержден приказом МПР России от 8 июня 2007 г. N 148). При оценке состояния биоты оценка фотосинтезирующих организмов имеет определяющее значение, так как они являются первым и самым чувствительным звеном пищевой цепи и основным источником биомассы, энергии и кислорода для других организмов. От состояния фотосинтезирующих организмов зависит состояние всей экосистемы и ее динамическая устойчивость к антропогенным изменениям окружающей среды (С.Г.Харченко и др). Растительность, как биотический компонент любой природной экосистемы играет решающую роль в структурно-функциональной организации экосистемы. Структура растительного покрова – лесистость территории, будучи рассмотренной в динамике сможет охарактеризовать фитоценоз (Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия, утв. Минприроды, 1992. Далее - Критерии), поэтому выбор показателей лесистости и расчетной лесосеки актуален согласно этим положениям. Субъект федерации располагает такого рода данными, так как основы управления государственным лесным фондом в современный период осуществляются регионами (за счет субвенций из федерального бюджета).

Согласно упомянутым Критериям, показатели состояния животного мира рассматриваются на уровне зооценоза и отдельных видов животных (популяций). Изменение разнообразия как критерий оценок состояния зооценоза в целом предлагается рассчитывать, учитывая, что он связан с оценкой обилия, а численность многих животных подвержена циклическим изменениям. Из предложенных в Критериях показателей (уменьшение биоразнообразия в % от исходного; плотность популяции вида-индикатора антропогенной нагрузки в процентах; уменьшение численности (плотности) охотничье-промысловых видов животных (в том числе дикого северного оленя, сайгака) наиболее приемлемой с учетом информативности для субъектов федерации представляется последний.

Таблица 6 – Группа показателей природных и техногенных опасностей

1.	Показатели потенциально опасных объектов (ПОО)
2.	Статистические показатели по природным и техногенным чрезвычайным ситуациям

В целом рекомендуемый перечень показателей для комплексного районирования экологической опасности регионов РФ формируется из 24 обязательных и 5 рекомендуемых показателей (табл.7).

Таблица 7 – Сводный перечень показателей для комплексного районирования территории субъекта федерации с целью оценки экологической опасности региона

№	Показатели
1	Удельный выброс от стационарных источников на единицу площади (т/год/км²)
2	Валовый выброс от стационарных источников, т/год
3	Среднемноголетний валовый выброс загрязняющих веществ от стационарных источников, т/год
4	Удельное количество автотранспорта на единицу площади, шт/км²
5	Масса сброса загрязняющих веществ со сточными водами в водные объекты, т/год
6	Среднемноголетняя масса сброса загрязняющих веществ со сточными водами в водные объекты, т/год
7	Количество образованных и размещенных на объектах захоронения твердых бытовых отходов (ТБО) от населения на 1000 человек, тыс.т/год
8	Объемы образования отходов (кроме ТБО от населения и радиоактивных), тыс.т/год
9	Общее количество размещенных (накопленных) на объектах захоронения (кроме радиоактивных) отходов, тыс.т/год
10	Доля отходов 1-2 классов опасности от общего числа накопленных отходов (кроме радиоактивных), %
11	Доля нарушенных земель от общей площади**
12	Интегральный показатель качества атмосферного воздуха
13	Интегральный показатель качества воды поверхностных водных объектов
14	Интегральный показатель качества почв населенных пунктов
15	Интегральный показатель качества почв сельхозназначения**
16	Доля содержания гумуса в пахотных почвах**, %
17	Среднемноголетнее содержание гумуса в пахотных почвах**, %
18	Среднегодовые показатели мощности экспозиционной дозы гамма-излучения на местности, мкР/час
19	Среднемноголетние показатели мощности экспозиционной дозы гамма-излучения на местности, мкР/час
20	Показатель лесистости территории (доля покрытой лесом площади от общей площади,%)
21	Размер действующей расчетной лесосеки, тыс.куб.м
22	Уменьшение численности (плотности) охотничье-промысловых видов животных**, число раз от нормального
№	Показатели
23	Доля площади, занятой особо охраняемыми природными территориями (ООПТ), от общей площади, %
24	Плотность населения
25	Отношение численности населения в административном центре к общей численности населения административно территориальной единицы
26	Среднемноголетние показатели общей заболеваемости на 1000 населения
27	Среднемноголетние показатели младенческой смертности на 1000 родившихся
28	Показатель потенциально опасных объектов (ПОО)
29	Статистический показатель по природным чрезвычайным ситуациям

** Рекомендуемые показатели
Приведенный перечень показателей может корректироваться с учетом природно-климатических, геоэкологических и социально-экономических особенностей конкретного региона и информативности экологических данных - рекомендуемые показатели могут быть заменены локальными особо значимыми для экологической безопасности исследуемого региона показателями. При этом должно учитываться научно-методическое обоснование и формулировка экологических проблем региона.

Изменение отдельных показателей во времени – от одного года до 10 лет.

На территории Российской Федерации в системе природопользования проводится государственный учет, статистическая отчетность и государственный экологический мониторинг, которые сопровождаются ведением соответствующих баз данных, как на региональном, так и на федеральном уровнях. Анализ государственных систем контроля, учета, статистики и мониторинга в исследуемой сфере показал, что, несмотря на некоторые проблемы, имеется значительный государственный фонд данных о состоянии природных компонентов и реальных и потенциальных источниках загрязнений окружающей среды, который может быть использован в качестве разноуровенной информационной базы для выполнения практических работ по оценке экологической опасности, как на территории отдельного субъекта федерации, так и в масштабах всей страны. При этом субъект федерации обладает более оперативными, полными и точными сведениями в данной сфере по своей территории.
III Глава. Алгоритм комплексной оценки и районирования экологической опасности

Как указано выше, систематизация показателей для комплексной оценки приводится по муниципальным образованиям. Муниципалитеты являются также наименьшей таксономической единицей. Из общепринятых в картографировании вариантов выбора таксономических единиц (выборочная характеристика, геометрические сетки, бассейновый подход, ландшафтно-географический подход, территориально-административное деление и др.) приоритет в работе отдан территориально-административному делению по следующим причинам: планирование природоохранных мероприятий, их финансирование и управление экологической безопасностью проводится органами власти и местного самоуправления; агрегирование информации производится, как правило, в рамках административно-территориальных единиц.

Кроме того, такой подход, учитывая наличие во всех субъектах федерации единой оцифрованной картографической основы, дает возможность проведения районирования экологической опасности на разных уровнях административного деления: муниципалитеты, субъекты, округа и федерация в целом.

Каждый субъект Российской Федерации самостоятельно законодательно закрепляет перечень муниципальных образований (административно территориальных единиц). При этом используются объекты согласно общероссийскому классификатору объектов административно-территориального деления (ОКАТО).

Алгоритм комплексной оценки и районирования экологической опасности включает в себя четыре этапа:

1-й этап – составление электронной ежегодно обновляемой базы данных;

2-й этап – ранжирование (составление рейтингов) муниципальных образований (МО) субъекта федерации по уровню экологической опасности;

3-й этап – классификация муниципальных образований по уровню экологической опасности: «особо опасные», «наиболее опасные», «опасные», «наименее опасные» с использованием геоинформационной системы (ГИС).

4-й этап – выделение кластера (кластеров) – объединение соседствующих муниципальных образований в территорию с наибольшей потенциальной экологической опасностью.
С учетом этапов работ создается схема, которая состоит из блока информационного обеспечения и 2-х взаимосвязанных модулей (рис.6).

Рис. 6. Схема оценки и районирования экологической опасности и кластеризации

Первый модуль (1) – ГИС ранжирования и районирования территории по уровню экологической опасности. В общем виде модуль ранжирования территории по уровню экологической опасности, - это геоинформационная система (ГИС) ранжирования муниципальных образований субъектов РФ, которая состоит из:

базы данных (формализованные таблицы данных по 29 показателям в разрезе муниципалитетов);

программного обеспечения (программа расчета методом анализа иерархий);

средств визуализации полученных результатов, которые экспортируются в программу Microsoft Word в виде рейтингового списка муниципалитетов и карты субъекта федерации с выделенными муниципалитетами в соответствии с классами по уровню экологической опасности на оцифрованной топографической основе масштаба 1:100 000.

В качестве метода ранжирования муниципальных образований по уровню экологической опасности выбран метод анализа иерархий (Analytic Hierarchy Process - основоположник Т.Саати). Этот метод позволяет с помощью простых правил анализировать сложные разнообразные проблемы, в том числе вычислять приоритеты альтернатив (в нашем случае - муниципалитетов) при параллельном рассмотрении всех показателей без вывода обобщенного коэффициента, на основании полученных числовых значений строится рейтинг муниципалитетов.

Собственно иерархия (рис.7.) включает: цель, расположенную в ее вершине (выделить «особо опасное» («особо опасные») муниципальное(-ые) образование(-я) - 1-й уровень),

промежуточные уровни (выбранные показатели – 2-й уровень),

альтернативы - муниципальные образования субъекта федерации - 3 уровень.

Рис. 7 - Иерархия проблемы упорядочения муниципальных образований (МО)

субъекта федерации
После иерархического воспроизведения проблемы ранжирования (рис.7) составляется множество обратно симметричных квадратных матриц парного сравнения муниципалитетов между собой (29 матриц по количеству показателей) – матрицы суждений. Для этого муниципальные образования попарно сравниваются относительно каждого показателя.

Сравнение производится согласно методике анализа иерархий по 9-ти бальной шкале отношений: 1-одинаковая значимость; 3-некоторое преобладание одного над другим (слабая значимость); 5-существенная или сильная значимость; 7-очевидная или очень сильная значимость; 9-абсолютная значимость; 2,4,6,8-промежуточные значения между двумя соседними суждениями. Матрица суждений в общем виде относительно одного из показателей представлена таблицей 8.

Таблица 8 - Матрица суждений в общем виде относительно одного из показателей

	А₁	А₂	А₃	А₄	…	А_n
А₁	w₁/w₁	w₁/w₂	w₁/w₃	w₁/w₄	…	w₁/wn
А₂	w₂/w₁	w₂/w₂	w₂/w₃	w₂/w₄	…	w₂/wn
А₃	w₃/w₁	w₃/w₂	w₃/w₃	w₃/w₄	…	W₃/wn
А₄	w₄/w₁	w₄/w₂	w₄/w₃	w₄/w₄	…	W₄/wn
…	…	…	…	…	…	…
А_n	wn/w₁	wn/w₂	wn/w₃	wn/w₄	…	wn/wn

Где А₁, А₂, А₃, …, А_n– множество из n элементов (по количеству МО) и w_1, w_2, w_3, …, w_n- соответственно их веса (интенсивности воздействия) по одному из показателей.

Для каждой матрицы суждений вычисляется собственный вектор. Оценка i-го элемента собственного вектора вычисляется по формуле 1 (например, при n = 41):

(1)
Далее составляется матрица парных сравнений показателей по отношению к “весу” (или “интенсивности”) показателя.

Выполняется нормализация компонентов собственного вектора, проверяется индекс согласованности каждой матрицы и определяется вектор приоритетов каждой матрицы суждений. Затем векторы приоритетов всех 29-ти матриц суждений объединяют в общую матрицу и выполняется ее умножение на вектор приоритетов матрицы показателей, в результате чего каждый из муниципальных образований получает интегральную оценку – «число». Согласно этим «числам» строится рейтинговый список муниципалитетов.

Для выполнения расчётов используются современные программы, такие как Visual Basic или программная среда MS Office Excel. Результаты расчетов экспортируются в программу Microsoft Word в виде рейтинговой таблицы (рис.8).

Районирование экологической опасности проводится на основании классификации муниципальных образований по категориям: «особо опасные»; «опасные»; «наименее опасные» и «безопасные».

Классификация проводится по ранее рассчитанным рейтинговым числам. В случае отсутствия резкой дифференциации рейтинговых чисел приоритет отдается муниципалитетам с наибольшим значением показателя потенциально опасных объектов.

По результатам расчетов производится электронное картографирование на оцифрованной топографической основе масштаба 1:100 000.

В зависимости от цели исследования имеется возможность на основе рейтингового списка муниципалитетов субъекта построить карты районирования любого масштаба.

Безопасные

Наименее опасные

Опасные

Особо опасные

Рис.8. Визуализация результатов районирования субъекта федерации с целью оценки экологической опасности и кластеризации

Второй модуль (2) – ГИС кластеризации. В общем виде это - геоинформационная система (ГИС), состоящая из:

1) базы данных о зонах негативного воздействия потенциально опасных объектов согласно декларациям опасности, паспортам особо опасных объектов и материалам экологических нормативов воздействия на природные среды;

2) блока анализа (компьютерная программа на основе метода кластерного анализа);

3) блока визуализации полученных результатов.

Для создания такого кластера мог бы быть использован узловой вид районирования согласно идеям поляризованной биосферы Б.Б.Родомана (1999), однако методы узлового районирования слабо изучены, в настоящее время нет развернутых методик сложного полиаспектного многоуровенного узлового районирования (В.Л.Каганский, 2009), основанного на имеющихся государственных статистических данных, поэтому в работе используется кластеризация. Для построения кластера использован метод кластерного анализа. Центр кластера – приоритетное выявленное при ранжировании «особо опасное» муниципальное образование субъекта федерации, с его пространственной структурой зон воздействия потенциально опасных объектов и данными о зонах негативного влияния на окружающую среду и зонах развития потенциальных опасностей. Определение принадлежности каждого муниципального образования (МО) к кластеру производится путем последовательного сравнения принадлежности его территории к зонам воздействия опасных объектов, находящихся в «особо опасном» муниципалитете. Граница кластера проводится по линии внешних участков границ входящих в кластер муниципалитетов.

Визуализация результатов производится в виде таблицы с перечнем входящих в кластер МО и картографического материала – административная карта субъекта федерации масштаба 1: 100 000 с выделением входящих в кластер муниципалитетов.

В случае выявления при ранжировании нескольких «особо опасных» муниципалитетов с одинаковыми (или близкими по числовому значению) рейтингами возможно создание нескольких кластеров в границах одного субъекта федерации, а в случае их близкого расположения, возможно их объединение в общий кластер с разработкой подкластеров. В случае примыкания внешней границы кластера к границе соседнего субъекта федерации возможно рассмотрение вопроса создания кластера с учетом межсубъектных отношений. В случае примыкания внешней границы кластера к границе соседнего государства возможно рассмотрение вопроса создания кластера с учетом межгосударственных отношений.

Созданные по данной методике кластеры относятся к кластерам первого уровня.

Не вошедшие в кластер (кластеры) муниципалитеты в дальнейшем анализируются с учетом видов и уровней экологической опасности и при необходимости создаются кластеры второго уровня.