Экологическое равновесие в природно – технических геосистемах (ПТГ)

Интегральный критерий экологической безопасности рассматривается в региональном, континентальном и планетарном смысле. Рассматривается также энвойронменталистский аспект экологической проблемы, обусловленный закономерным, техногенным воздействием на ОС.

В рамках обоих основополающих аспектов проблемы формируются методологические принципы инженерной экологии как самостоятельной научно – технической дисциплины.

Остановимся кратко на физико-математическом аспекте региональной экологии.

Инженерным критерием, являющимся мерой экологической эффективности трудовой деятельности, может служить опасность нарушение природного баланса как в узкотерриториальном плане, так и в общегосударственном масштабе. Такая опасность является потенциальной характеристикой необратимости потерь (или необратимых процессов), количественно связанных с антропогенными факторами результатов деятельности.

Общий принцип охраны природы с позиции инженерной экологии заключается в минимизации интегральных потерь неживой и живой природы, формально выражаемых в виде:

1. абсолютно невосполнимых потерь, связанных с уничтожением биологических позиций (изменение биогеоценозов) за пределами границ самовоссанавливаемости.

2. качественных потерь неживой природы в первоначальных количественных пропорциях (ухудшение плодородной структуры почв, изменение гидрогеологического режима течений, деградации почв в наиболее экологически уязвимых районах, например – Крайний Север и т. д.)

3. обратимых потерь живой природы в границах самовоссанавливаемости при содействии человека.

Анализируя механизм формирования экологических потерь, следует весь процесс функционирования экосистем «человек – природа» условно разделить на три стадии:

На Первой стадии развития процесса происходит закономерное использование природных ресурсов в результате целенаправленного взаимодействия человека с окружающей средой. Эта стадия, как правило, характеризуется некоторым условным максимумом, совпадающим с окончанием активной фазы производственного цикла. Далее процесс переходит во Вторую стадию, которая в случае полного отсутствия восстановительных мероприятий характеризуется некоторым периодом сравнительно устойчивого состояния с сохранением имевшихся потерь. Этот период, по существу, является переходным к третьей стадии развития процесса, протекающей в одной из 2-х возможных форм:

1. Естественного восстановления (самовосстановления), частично утраченного экологического потенциала.

2. Смешанного (или комплексного) восстановления, включающего в себя ряд восстановительных мероприятий, которые в сочетании с естественными процессами самовосстановления дают наибольший эффект сохранности и воспроизводимости природных ресурсов.

Понятие экологического равновесия в природе имеет глубокий смысл, поскольку оно опирается на обширную систему научных знаний и представлений о состоянии и свойствах биогеоценозов. Естественный природный баланс вследствие закономерного антропогенного изменения имеет тенденцию смещения, проявляющегося в формах единичного или общего явления, в виде явного или неявного следствия, значительных диспропорций и т.д. Поэтому понятие экологического равновесия экосистем условно с точки зрения ПД Норм по всем экологическим критериям.

Однако понятие ПДНормы (или ПД потери) требуют глубокого обоснования с точек зрения:

1. Локального экологического скачка (или интенсивности местных потерь данного вида)

2. Возможность развития необратимых смещений экологического равновесия (dRc / dt®¥)

3. Характеристика экологического воздействия (экология реакции) на функционирующий объект

4. Потенциальных экологических резервов в рассматриваемом интервале взаимодействия искусственного объекта с окружающей средой

Планирование и оптимизация охранных структур в сфере промышленного производства предопределили современные тенденции развития региональной экологии, в рамках которой реализуются прикладные задачи формирования экологически чистых промышленных объектов и создания систем надежной охраны окружающей среды. Также задачи по своей сути являются многоплановыми, и их эффективное решение опирается на глубокий инженерный анализ реальной экологической обстановки в конкретной природно – технической геосистеме (ПТГ).

Одним из основных аспектов такого анализа является опытно промышленное исследование возможных источников вредных источников вредных воздействий на объекты гео – и биосферы.

В общем случае источники загрязнения природной среды могут классифицироваться по:

1. происхождению: искусственные – антропогенные (Уд. вес =90% от общего объема) и естественные.

2. по месту поступления: Континентальные, морские и атмосферные.

3. временному признаку: постоянные, эпизодические, разовые и случайные.

4. пространственно – временному признаку: фиксированные и нефиксированные и т. д.

В рамках рассмотренной классификации могут быть исследованы любые регионально – экологические системы типа «человек – промышленный объект – природа». Например: определяющими факторами глобального нефтегазопромышленного техногенеза являются масштабы добычи этих природных компонентов и уровень их потерь в естественном и переработанном виде. При современных способах разработки месторождений около 40-50% разведанных запасов нефти и 20-40% природного газа остаются не извлеченными из недр.

Крупные комплексы нефтяной и газовой промышленности и населенные пункты преобразуют почти все компоненты природы (воздух, воду, почву, растит, и животный мир и т. д.). В атмосферу, водоемы, почву в мире ежегодно выбрасывается больше 3 млрд. тонн твердых пром. отходов, 500 км³ опасных сточных вод и около одного млрд. тонн аэрозолей, различных по химическому составу и дисперсности. Номенклатурный состав ядовитых (веществ) загрязнений содержит более 800 веществ, в том числе мутагены, влияющие на наследственность, канцерогены – на зарождение и развитие злокачественных новообразования, нервные и кровяные яды – на функции нервной системы, состав крови и кроветворение, аллергены – на отдельные органы и организмы и др.. Содержание их в воздухе в ряде случаях превышает ПДК в 3-10 раз.

Нерегулируемый в экологическом смысле рост объёмов и темпов добычи нефти, газа и угля и других топливно-энергетических ресурсов обуславливает опасные деградационные процессы, протекающие в литосфере (обвалы, локальные землятресения, провалы и местные подвижки земной горы и др.) все это негативно сказывается на распределении свойств геомагнитного и гравитационного полей земли.

Реализация другого определяющего фактора регионально-экологического значения обусловлена действительным распределением источников загрязнения окружающей природной среды по удельному весу. Потери нефти во всем мире при её добыче, переработке, использовании более 45 млн. т в год, что составляет примерно 2 % годовой добычи. Из них 22 млн. т теряется на суше, около 7 млн. т в море, до 16 млн. т поступает в атмосферу из-за неполного сгорания нефтепродуктов при работе авто-, авиационных и дизельных двигателей.

Масштабы воздействия загрязнения на природу стали превышать её восстановительный потенциал. Окружающая природная среда необратимо изменяется и в региональном и в локальном измерениях.

Регионально экологический подход к оценке возможных последствий из-за загрязнения окружающей среды базируется на результатах статистического анализа опытно-промышленного и экспертных исследований.

Характеристики антропогенных измерений в районах промышленного освоения территорий.(стр. 27)

Согласно данным Л. В. Виноградова, в земной коре преобладают следующие элементы в %: кислород – 49, кремний – 27, алюминий – 8,5, железо – 5, кальций – 3,5, калий – 2,5, натрий – 2,6, магний – 2,0. Остальные элементы содержатся в значительно меньших количествах (десятые, сотые и тысячные доли процента), однако их значение чрезвычайно велико. Известно, например какую революцию в технике произвело открытие радиоактивных, редких редкоземельных элементов. В настоящее время практически все элементы таблицы Д. И. Менделеева используются человечеством. Минеральное сырьё в отличие от биологического невоспроизводимо, исчерпание наружных (поверхностных пластов ископаемых обуславливает необходимость углубляться в недра земли, отвоевывая (со значительными энергетическими издержками) все новые залежи).