Оценка экологической техноемкости территории республики Башкортостан

УДК 504.75

С.В. Чмыхалова, С.С. Сибагатуллина

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ТЕХНОЕМКОСТИ ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

Приведен расчет экологической техноемкости одного из ведущих промышленных регионов РФ — Республики Башкортостан, который основан на методике определения интегрального показателя максимальной техногенной нагрузки и предела устойчивости природного комплекса территории. Определены значения экологической емкости компонентов природной среды (воздух, вода, почва) и определена общая экологическая техноемкость территории республики. В ходе исследования была проведена оценка и анализ экологического состояния региона путем соизмерения и сравнения показателя экологической техноемкости территории с фактической техногенной нагрузкой. Определен коэффициент экологической опасности K = 4,4, что позволяет оценить уровень экологического состояния в республике как экологический кризис. Выявлена динамика и прогноз дальнейшего увеличения потребления первичных энергоресурсов в регионе и предложены меры, направленные на постепенное уменьшение техногенной нагрузки.

Ключевые слова: экологическая техноемкость территории, емкость среды, коэффициент экологической опасности, техногенная нагрузка.

Республика Башкортостан является одним из ведущих индустриальных, нефтедобывающих и сельскохозяйственных регионов РФ, центром химической промышленности и машиностроения. Ведущими отраслями специализации являются топливная промышленность, химия и нефтехимия, электроэнергетика, металлургия, машиностроение, сельскохозяйственная, легкая и пищевая промышленности. В общей сложности регион насчитывает более шести тысяч предприятий, принадлежащих к 180 отраслям современной индустрии [1].

Экономику республики можно представить в виде пирамиды со следующей структурой. В основании пирамиды лежат ресурсо-, энерго- и трудоемкие отрасли — горнодобывающее производство,

DOI: 10.25018/0236-1493-2018-3-0-112-119

нефтедобывающая промышленность. Кроме того, эти отрасли вносят наибольший вклад в загрязнение окружающей среды,являясь источником образования значительного количества отходов, выбросов и сбросов. На второй и третьей ступенях пирамиды располагаются менее ресурсо- и трудоемкие отрасли — нефтеперерабатывающая промышленность, черная и цветная металлургия, нефтехимическая промышленность и машиностроение — более капиталоемкие, чем отрасли первой ступени, но при этом также оказывающие значительное влияние на окружающую среду (загрязнение атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почв). В узкой вершине пирамиды — наукоемкие отрасли промышленности (рис. 1). Осно-

ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018. № 3. С. 112-119. © С.В. Чмыхалова, С.С. Сибагатуллина. 2018.

/ Прочие,\ / в т.ч. \ / наукоемкие \ / отрасли \

/ Машиностроение, \ металлургия, энергетика

Химическая и нефтехимическая промышленность

Топливная промышленность

Рис. 1. Структура промышленности Республики Башкортостан

вание экономической пирамиды региона мощное, в настоящее время доля добывающих и перерабатывающих отраслей в экономике республики очень высока (около 60% промышленного производства [2]), что негативно влияет на экологическую обстановку в регионе.

Необходим процесс экологизации экономики, то есть сужения основания пирамиды при расширении ее вершины, когда происходит уменьшение нагрузки на окружающую среду при увеличении обеспеченности высококачественными товарами и услугами [3]. Без решения ресурсных и экологических проблем, устойчивое развитие региона становится невозможным. Стратегия устойчивого развития должна учитывать ресурсные и экологические проблемы при принятии решений, касающихся путей и темпов его социально-экономического развития [4].

Следует заметить, что природа сама обладает способностью восстанавливать нарушенные ресурсы и компоненты окружающей среды, а также очищаться от загрязнений. Важнейшим показателем, определяющим природный потенциал территории относительно антропогенных воздействий, является экологическая тех-ноемкость территории (ЭТТ).

ЭТТ — обобщенная характеристика территории, количественно соответствующая максимальной техногенной нагрузке, которую может выдержать и переносить в течение длительного времени (годы) совокупность реципиентов и экологических систем территории без нарушения их структурных и функциональных свойств. С одной стороны, ЭТТ — показатель способности природной системы в регенерации изъятых из нее ресурсов и к нейтрализации вредных антропогенных воздействий, с другой — мера максимально допустимого вмешательства человеческой деятельности в природные циклы. Оценка экологической техноем-кости территории — одна из актуальных задач эколого-экономических исследований, без решения которой невозможна выработка научно обоснованной системы экологических регламентаций [5].

Данный параметр для рассматриваемого региона был рассчитан нами по методике определения интегрального показателя предельной техногенной нагрузки. Под предельной техногенной нагрузкой понимаем максимальную нагрузку, которую могут выдержать и перенести природные системы региона [5]. Согласно методике, для воздуха, воды и земли были рассчитаны значения эко-

логической емкости и определена общая экологическая техноемкость территории республики. Для расчета ЭТТ нами использованы данные из табл. 1, а также другие вспомогательные показатели [2].

Расчет основан на эмпирически подтвержденном допущении, согласно которому ЭТТ составляет долю общей экологической емкости территории, определяемую коэффициентом вариации отклонений характеристического состава среды от естественного уровня его колебаний. Превышение этого уровня изменчивости приписывается антропогенным (техногенным воздействиям, достигшим предела устойчивости природного комплекса территории.

Согласно методике [5] ЭТТ может быть приблизительно вычислена по формуле:

Н =%Э,Х,т

1=1

где НТ — оценка экологической техноем-кости территории, выраженная в единицах массовой техногенной нагрузки, усл. т/год; — оценка экологической емкости /-ой среды, т/год; X. — коэффициент вариации для естественных колебаний содержания основной субстанции в среде X (рассчитанные значения: Хвоздух = 3 • 10-5 (естественные колебания содержания кислорода и углекислого газа в воздухе); X = 4 • 10-5;

' вода

Хземля = 0,06); т. — коэффициент перевода массы в условные тонны (коэффициент относительной опасности примесей, рассчитанные значения коэффициента т: т = 0,46 усл. т/т; т = 0,3 усл. т/т;

воздух вода

т = 0,37 усл. т/т).

земля ' -1 ' '

Экологическая емкость каждого компонента среды рассчитывался по формуле

Э = VCР, т/год, где V — экстенсивный параметр, определяемый размерами территории (рассчитанные значения: V = 1930,5 км2,

воздух

V = 35 км3; V = 143 000 км2); С —

вода земля

содержание (концентрация, плотность) главных экологически значимых субстанций (содержание кислорода и углекислого газа в атмосферном воздухе и воде С = 3 • 105 т/км3; С = 109 т/км3;

воздух вода

в земле С = 9472 т/км2 — плотность

земля

поверхностного распределения сухого вещества биомассы территории); Р — скорость кратного обновления объема или массы среды, год-1 (рассчитанные

значения: Р = 591,25 год-1; Р

воздух вода

-1 Рземля

земля

= 7,13 год-1; Р = 0,14 год-1).

земля

В табл. 2 представлены результаты расчетов техноемкости каждой из сред и суммарная ЭТТ.

Фактическая техногенная нагрузка на территорию региона определяется среднегодовым потреблением первичных энергоресурсов и оценивается в рес-

Таблица 1

Данные для расчета экологической техноемкости территории Республики Башкортостан

Показатели Республика Башкортостан

Площадь территории, км2 143 000

Население, чел. 4 071 064

Средняя скорость ветра, м/с 4

Слой загрязнения воздуха, км 0,3

Среднегодовое количество осадков, мм 500

Расход воды в водотоках, м3/с 970

Объем поверхностных вод, км3 35

Таблица 2

Соизмерение техногенной нагрузки с экологической техноемкостью территории Республики Башкортостан

Показатель Значение

Техноемкость сред, млн усл. т/год воздух 0,47

вода 2,58

земля 4,2

Суммарная ЭТТ, млн усл. т/год 7,25

Фактическая техногенная нагрузка, млн усл. т/год 32,2

Отношение фактической нагрузки к ЭТТ (коэффициент экологической опасности или истощения природных ресурсов), К 4,4

Таблица 3

Оценка уровня экологической безопасности территории

Состояние Норма

Пороговые значения К <0,5 0,5—1 >1

публике к 2016 г. примерно на 32,2 • • 106 усл. т/год [6]. Отношение фактической нагрузки к экологической техноем-кости территории определяет коэффициент К уровня экологической безопасности в регионе. По полученным результатам был определен коэффициент экологической опасности К для Республики Башкортостан, который составил К = 4,4. Это означает, что территория республики находится в зоне экологического кризиса (табл. 2) [7].

Превышение фактической техногенной нагрузки над экологической техноемкостью территории более чем в четыре

н 70

раза говорит о сильной перегруженности компонентов окружающей среды загрязняющими веществами. Природных ресурсов недостаточно для нейтрализации негативного воздействия на среду от техногенных источников. В результате накапливающееся загрязнение воздуха, воды, почв неблагоприятно влияет на здоровье и качество жизни человека.

На рис. 2 показана динамика и прогноз увеличения потребления первичных энергоресурсов в республике за период 2000—2030 гг. С учетом тенденции можно прогнозировать, что к 2020 г. техногенная нагрузка на природные эко-

| ^ 30 ........I'"

I 111II11

2000 2002 2004 2008 2014 2020 2030 Годы

Рис. 2. Динамика потребления первичных энергоресурсов в Республике Башкортостан

Рис. 3. Определение и оценка экологической техноемкости территории

системы республики будет превышать экологическую техноемкость территории в пять раз (увеличится на 11% по сравнению с сегодняшней нагрузкой), а к 2030 г. — почти в семь раз (на 35%).

Оценка ЭТТ является одной из актуальных задач эколого-экономических исследований, без решения которой невозможна выработка научно-обоснованной системы экологических регламентаций [5]. Определение экологической техно-емкости территории и оценку состояния и потенциала природных систем можно осуществлять по блок-схеме (рис. 3) для территории любого региона.

Уровень экологической опасности, как видно, зависит от двух показателей — экологической техноемкости территории и фактической нагрузки на природную экосистему. ЭТТ — это постоянный показатель, характеризующий природный потенциал данного региона к самовосстановлению. Значит, для выхода из экологического кризиса необходимо уменьшение фактической техногенной нагрузки.

Для этого, в первую очередь, требуется решение следующих вопросов:

• освобождение земель, занятых полигонами ТБО, за счет сокращения образующихся отходов производства и потребления (применения малоотходных и безотходных технологий, введения замкнутых циклов производства), увеличения доли эффективной переработки и утилизации отходов, использования их как вторичного сырья для выпуска различной продукции;

• увеличение площадей озеленения промышленных территорий в городах, районах республики, введение новых устойчивых видов деревьев, растений с высокими мелиоративными свойствами для очищения, в особенности, городского воздуха, от пыли и промышленных газов, выхлопных газов автотранспорта;

• освоение энергоэффективных технологий, развитие малой энергетики и техническое переоснащение основного оборудования, в значительной степени исчерпавшего свои ресурсы; развитие возобновляемых источников энергии: малых ГЭС и ветроэлектростанций; использование биотоплива.

Для оценки качества среды и жизни населения региона пользуются индексом

экологической эффективности (ЕР1) — количественной оценкой и сравнительным анализом показателей экологической политики [8, 9, 10]. Анализ данных по нагрузке среды загрязняющими веществами и сравнение их с общероссийскими показателями показывают, что приближение и в некоторых случаях пре-вышениеобщихданныхговоритотом,что Республика перегружена избыточным количеством опасных производств топливно-энергетического комплекса и химической отрасли — главных источников загрязнения воздуха, воды, почвы и образования отходов [11, 12]. Необходи-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

мо широкомасштабное перераспределение ресурсов из первичных (прежде всего из добывающей промышленности) во вторичные секторы экономики (обрабатывающую промышленность, строительство, транспорт, связь), а затем и в третичные (сферы преимущественно интеллектуальной деятельности и услуг), что возможно при экологически ориентированной структурной перестройке экономики. Снижение техногенной нагрузки и повышение природного потенциала должны являться приоритетными задачами природоохранных программ развития региона.

1. Малашенков А. А., Белозубова Н. Ю. Региональные особенности природопользования в Республике Башкортостан / Вопросы охраны труда и окружающей среды: сборник студенческих статей. - М., 2013. - С. 123-130.

2. Материалы к государственному докладу «О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2015 году» по Республике Башкортостан — Уфа: Управление Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Республике Башкортостан, Федеральное бюджетное учреждение здравоохранения «Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Башкортостан», 2016 — 291 с.

3. Гирусов Э. В., Лопатин В. Н. Экология и экономика природопользования: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, Единство, 2003. — 519 с.

4. Чмыхалова С. В. Ресурсно-экологические проблемы больших городов и пути их решения: учебное пособие. — М.: Изд-во «Горная книга», 2012. — 325 с.

5. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Основы экоразвития: Учебное пособие. — М.: Изд-во Рос. экон. акад., 1994. — 312 с.

6. Башмаков И.А., Мышак А.Д. Динамика потребления энергии и энергоемкости ВРП в регионах России // Электронный журнал «Энергосовет». — 2016. — № 2 (44). — С. 12—20.

7. Никулина Н.Л. Экологические аспекты экономической безопасности // Экономика региона. — 2007. — № 2 (10). — C. 283—286.

8. Hsu A. et al. 2016 Environmental Performance Index. 2016, New Haven, CT: Yale University. Available: www.epi.yale.edu.

9. Hsu A., Johnson L., Lloyd A. Measuring Progress: A Practical Guide from the Developers of the Environmental Performance Index (EPI). 2013, Yale Center for Environmental Law and Policy: New Haven, CT. Available: http://epi.yale.edu. Last accessed: December 29, 2013.

10. Joint UNECE/OECD/Eurostat Task Force. Framework and suggested indicators to measure sustainable development. 2013. Available: http://www.unece.org/fileadmin/DAM/stats/docu-ments/ece/ces/2013/SD_framework_and_indicators_final.pdf. Last accessed: January 13, 2014.

11. Государственный доклад «О состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2015 году». — М.: Министерство природопользования и экологии Республики Башкортостан. — 2016. — 310 с.

12. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2015 году». — М.: Минприроды России; НИА-Природа. — 2016. — 639 с. итш

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Чмыхалова Светлана Валерьевна1 — кандидат технических наук, доцент, Сибагатуллина Светлана Салаватовна1 — студент, 1 НИТУ «МИСиС», e-mail: izos95@mail.ru.

ISSN 0236-1493. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2018. No. 3, pp. 112-119.

S.V. Chmykhalova, S.S. Sibagatullina

ASSESSMENT OF TECHNOGENIC ENVIRONMENTAL CAPACITY

OF BASHKORTOSTAN

The most important indicator that determines the natural potential of the territory in relation to anthropogenic impacts is the ecological technological capacity of the territory (ETT). In this article, the calculation of the environmental capacity of one of the leading industrial regions of the Russian Federation, the Republic of Bashkortostan, is based on the methodology for determining the integrated indicator of the maximum technogenic load and the limit of the territory's stability. The values of environmental resources of the natural environment (air, water, soil) have been determined, and the overall ecological technological capacity of the territory of the Republic has been determined. In the course of the study, an assessment and analysis of the ecological state of the region was carried out by comparing and comparing the indicator of the ecological capacity of the territory with the actual technogenic load. The ecological hazard factor K = 4.4 was determined, which allows to assess the level of the ecological state in the republic as an ecological crisis. The dynamics and forecast of the further increase in the consumption of primary energy resources in the region are revealed and measures aimed at gradual reduction of the man-caused load are proposed.

Key words: technogenic environmental capacity, medium capacity, factor of ecological danger, technogenic load.

DOI: 10.25018/0236-1493-2018-3-0-112-119

AUTHORS

Chmykhalova S.V.1, Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor, Sibagatullina S.S1, Student,

1 National University of Science and Technology «MISiS», 119049, Moscow, Russia, e-mail: izos95@mail.ru.

REFERENCES

1. Malashenkov A. A., Belozubova N. Yu. Voprosy okhrany truda i okruzhayushchey sredy: sbornik studencheskikh statey (The labour protection and environment: a collection of student articles), Moscow, 2013, pp. 123-130.

2. Materialy kgosudarstvennomu dokladu «O sostoyaniisanitarno-epidemiologicheskogo blagopo-luchiya naseleniya v Rossiyskoy Federatsii v 2015 godu» po Respublike Bashkortostan (Materials to the state report «On the state sanitary-and-epidemiologic wellbeing of the population in the Russian Federation in 2015» in the Republic of Bashkortostan), Ufa, 2016, 291 p.

3. Girusov E. V., Lopatin V. N. Ekologiya i ekonomika prirodopol'zovaniya: Uchebnik dlya vuzov. 2-e izd. (Ecology and environmental economics: Textbook for high schools. 2nd edition), Moscow, YuNITI-DANA, Edinstvo, 2003, 519 p.

4. Chmykhalova S. V. Resursno-ekologicheskie problemy bol'shikh gorodov i puti ikh resheni-ya: uchebnoe posobie (Resource and environmental problems of large cities and their solutions: Educational aid), Moscow, Izd-vo «Gornaya kniga», 2012, 325 p.

5. Akimova T. A., Khaskin V. V. Osnovy ekorazvitiya: Uchebnoe posobie (The basics of eco-development: Educational aid), Moscow, Izd-vo Ros. ekon. akad., 1994, 312 p.

6. Bashmakov I. A., Myshak A. D. Elektronnyy zhurnal «Energosovet». 2016, no 2 (44), pp. 12-20.

7. Nikulina N. L. Ekonomika regiona. 2007, no 2 (10), pp. 283-286.

8. Hsu A. et al. 2016 Environmental Performance Index. 2016, New Haven, CT: Yale University. Available: www.epi.yale.edu.

9. Hsu A., Johnson L., Lloyd A. Measuring Progress: A Practical Guide from the Developers of the Environmental Performance Index (EPI). 2013, Yale Center for Environmental Law and Policy: New Haven, CT. Available: http://epi.yale.edu. Last accessed: December 29, 2013.

10. Joint UNECE/OECD/Eurostat Task Force. Framework and suggested indicators to measure sustainable development. 2013. Available: http://www.unece.org/fileadmin/DAM/stats/documents/ ece/ces/2013/SD_framework_and_indicators_final.pdf. Last accessed: January 13, 2014.

11. Gosudarstvennyy doklad «O sostoyanii prirodnykh resursov i okruzhayushchey sredy Respubliki Bashkortostan v 2015 godu» (State report «On the state of natural resources and environment of the Republic of Bashkortostan in 2015»), Moscow, 2016, 310 p.

12. Gosudarstvennyy doklad «O sostoyanii i ob okhrane okruzhayushchey sredy Rossiyskoy Fed-eratsii v 2015 godu» (State report «The status and environment of the Russian Federation in 2015»), Moscow, 2016, 639 p.

FIGURES

Fig. 1. Structure of industry of the Republic of Bashkortostan.

Fig. 2. Dynamics of consumption of primary energy resources in the Republic of Bashkortostan.

Fig. 3. Determination and evaluation of ecological technological capacity of the territory.

TABLES

Table 1. Datas for calculation of ecological technological capacity of the territory of the Republic of Bashkortostan.

Table 2. The comparison of anthropogenic load and ecological technological capacity of the territory of the Republic of Bashkortostan.

Table 3. The level of ecological safety of the territory.

_

РУКОПИСИ, ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ «ГОРНАЯ КНИГА»

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОСВОЕНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ КАМЧАТСКОГО КРАЯ В УСЛОВИЯХ СЕЙСМИЧНОСТИ

(№ 1114/03-18 от 26.12.2017; 17 с.) Яроцкий Георгий Павлович — кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: ecology@kscnet.ru, Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН.

Геологическим обоснованием объяснены взаимно ортогональные облака афтершоков сильных Хаилинского (1991) и Олюторского (2006) землетрясений. Их локализация происходит в разных разломных и складчато-блоковых геоструктурах. Их единый эпицентр лежит на вертикальной порово-трещинной колонне, проходящей через кили всех горизонтов прогнутого разреза литосферы Олюторского залива. Территория облаков афтершоков и эпицентров главных толчков рассматривается как высокомагнитудный Хаилинский центр на юго-западе Корякского сейсмического пояса. Пояс обрамляет с севера малую литосферную плиту Берингию, простираясь по южному побережью СВ Азии. Оба типа геологической локализации и релаксации определены как инструмент прогноза землетрясений.

Ключевые слова: северо-восток Азии, землетрясения, разломно-блоковые и складчатые структуры, концепция глыбово-клавишной структуры литосферы, Хаилинский узел.

GEO-ECOLOGICAL GROUNDS FOR KAMCHATSKY KRAI NATURAL RESOURCES DEVELOPMENT IN SEISMIC CONDITIONS

Yarotsky G.P., Candidate of Geological and Mineralogical Sciences, Leading Researcher, e-mail: ecology@kscnet.ru, Institute of Volcanology and Seismology FEB RAS.

Mutually orthogonal clouds of aftershocks of the strong 1991 Khailinsky and 2006 Olyutorsky earthquakes are of geological character. They occurred in various fault and fold and block geological structures. Their single epicenter is located on a vertical pore and fault column passing through keels of all horizons of the lithosphere cross section. The area of aftershock clouds and main earthquakes epicenters is considered as a high-magnetic center of the southwestern part of the Koryak seismic belt. The small lithospheric Beringiya plate is framed from the north by this belt, which stretches along the southern coast of North-Eastern Asia. Both types of geological localization and relaxation are spread as an instrument of earthquakes forecasting.

Key words: North-Eastern Asia, earthquake, fault-block and folded structures, theory of key-block lithospheric structure.