Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Геоэкологические условия природопользования и безопасности урбанизированного региона Сибири
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология
Автореферат диссертации по теме "Геоэкологические условия природопользования и безопасности урбанизированного региона Сибири"
На правах рукописи
003437213 ХОРОШЙЛОВА Лилия Семеновна
ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ И БЕЗОПАСНОСТИ УРБАНИЗИРОВАННОГО РЕГИОНА СИБИРИ (на примере Кузбасса)
Специальность 25.00.36 - геоэкология
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук
2 3 ДПР 2803
Томск 2009
003467213
Работа выполнена на кафедре безопасности жизнедеятельности человека Кемеровского государственного университета
Научный консультант:
доктор геолого-минералогических наук, профессор
Мананков Анатолий Васильевич
Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор
Поздняков Александр Васильевич
Защита состоится «23» июня 2009 г. в 14:30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.267.19 при Томском государственном университете по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36, гл. корп. ТГУ, ауд.119
С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Томского государственного университета, пр. Ленина, 34а
Автореферат разослан « 3 » апреля 2009 г.
доктор географических наук, профессор Барышников Геннадий Яковлевич
доктор геолого-минералогических наук, профессор
Попов Виктор Константинович
Ведущая организация: Институт водных и экологических
проблем СО РАН, г. Барнаул
Ученый секретарь диссертационного совета
Н. И. Савина
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования. Территория Кемеровской области наиболее урбанизированная в пределах Сибирского федерального округа. За счет роста городов, связанных с разработкой месторождений каменного угля и ресурсоемкими отраслями перерабатывающей промышленности (металлургии, коксохимии и др.), регион характеризуется широким спектром трансформации всех природных компонентов биосферы, включая экологические функции географической среды (ЭФГС), а также демографические показатели и здоровье населения. В связи с экстенсивным нарастанием напряженности экологической ситуации в Кузбассе и в рамках реализации Федеральной и Региональной программ устойчивого развития возникает необходимость в разработке фундаментальных геоэкологических основ развития этого региона.
Решение проблемы на региональном уровне требует комплексного подхода и междисциплинарной информации по слагающим их природно-техническим системам. Комплексный подход предполагает развитие естественнонаучных, экономических, социальных и политических аспектов проблемы. Методология подобных системных задач в значительной мере определяется успехами в области бурно развивающейся науки геоэкологии, которая становится в ряд основных приоритетов во многих странах мира.
Теоретические проблемы геоэкологии, включая ее методологический характер, развитие учения о ноосфере В. И. Вернадского и концепции устойчивого развития, рассматриваются в трудах Э. В. Гирусова, Г. Н. Го-лубева, В. И. Данилова-Данильяна, Ю. А. Израэля, А. Э. Конторовича, Н. Н. Лукьянчикова, Д. С. Львова, А. В. Мананкова, Д. X. Медоуза, Н. Н. Моисеева, В. И. Осипова, А. В. Позднякова, Н. Ф. Реймерса, А. В. Яб-локова и др.
В развитие теории геоэкологии, экологической безопасности, а также экологического менеджмента внесли свой вклад многие ученые. Наиболее яркие представители этих направлений: А. М. Адам, И. Ансорф, Ю. А. Афанасьев, В. Г. Горшков, В. К. Королев, И. И. Мазур, Г. Г. Мир-заев, В. К. Попов, Л. Л. Прозоров, Ю. Е. Сает, А. Л. Яншин и др.
На основе геоэкологических особенностей территории, индивидуальных по сочетанию природных комплексов и хозяйственных структур, могут быть созданы наиболее информативные региональные модели устойчивого развития, способные поддерживать равновесие в природно-техногенных комплексах, и разработаны мероприятия по восстановлению единства природы и общества.
Физико-географические, климатические, гидрогеологические условия, геология Кузбасса, его полезные ископаемые рассмотрены в монографиях и статьях М. А. Кузнецовой и др. (1972), Г. М. Рогова, В. К. Попова (1985), В. П. Парначева и др. (1996) и др. Отдельные аспекты геологических проблем Кузбасса обсуждаются в трудах М. И. Кучина, П. А. Удодова, Г. М. Рогова, В. К. Попова, В. Е. Ольховатенко, В. П. Дегтярева, В. П. Де-вятова, Я. М. Гутака, С. А. Родыгина, В. А. Антоновой, Г. Н. Багмет, М. Ф. Габовой, В. Р. Савицкого, Ю. С. Надлера, Г. Н. Шарова и др. Однако комплексный анализ современного состояния геоэкологических условий региона и масштаб их воздействия на здоровье населения до сих пор отсутствует.
Территория Кузбасса по физико-географическим, климатическим, ландшафтно-геоморфологическим, геологическим показателям крайне неоднородна, что нашло отражение на экологической карте Кемеровской области масштаба 1: 500000, созданной под руководством чл.-корр. РАН Г. И. Грицко и чл.-корр. РАН И. М. Гаджиева в 1995 г.
Под ЭФГС понимается комплекс функций, определяющих и отражающих роль компонентов природной географической среды в жизнеобеспечении биоты и, конечно, человеческого потенциала. Факторы, участвующие в процессе трансформации ЭФГС, природные и техногенные, тесно связаны между собой прямыми и обратными связями. Изучение этих связей и интегральная геоэкологическая оценка дают возможность создания локальных и региональных критериев и показателей, необходимых для экологической оценки природно-техногенных систем, а также для геоэкологического картографирования с целью районирования территории по степени экологической опасности и риску.
Выявленные значения трансформации ЭФГС Кузбасса нами использованы с целью уточнения и определения количественной оценки последствий негативного изменения в состоянии реципиентов под воздействием техногенных факторов. С этой целью для урбанизированных территорий изучены прямые индикаторы, а именно, здоровье населения, а также косвенные (микроклимат, подтопление, нарушенность рельефа и активизация опасных экзогенных процессов и т. п. ). Подобная многоуровневая оценка имесг важное практическое значение для интенсивно осваиваемых районов. Она дает возможность экстраполировать геоэкологические сценарии во времени, пересматривать и уточнять нормы использования природных ресурсов, принимать управленческие решения на основе объективных показателей.
Естественно, деградация ЭФГС вызывает разнообразные негативные реакции у био- и фитоценозов и существенно влияет на здоровье населения и демографию в целом. Столь сложные геоэкологические условия региона, а также возросшие требования государственной экспертизы к экологическому сопровождению хозяйственной деятельности делают проблему экологической безопасности Кузбасса важной народнохозяйственной и актуальной научной проблемой, а проблема комплексной геоэкологической оценки территории и динамики трансформации во времени и в пространстве ЭФГС является первоочередной.
Цель работы. Изучение степени трансформации компонентов окружающей среды и природно-техногенных геосистем Кузбасса, оценка последствий их изменения и разработка теоретических положений и практических рекомендаций для обеспечения устойчивого развития наиболее урбанизированного региона Сибири.
Для достижения цели поставлены и решены следующие задачи:
1. Осуществить комплексный анализ состояния компонентов окружающей среды и установить резервы их экологических функций.
2. Произвести анализ геоэкологического мониторинга наиболее уязвимых и депонирующих сред территории Кузбасса.
3. Оценить фоновое состояние и уровни загрязнения атмосферного воздуха и поверхностных вод урбанизированных территорий.
4. Изучить динамику состояния земельных ресурсов.
5. Выявить влияние трансформации компонентов окружающей среды на основные типы заболеваний населения и демографическую ситуацию.
6. Разработать методологию типизации урбанизированных территорий с горнодобывающей и другими отраслями хозяйства на основе результатов многолетнего мониторинга природной среды и медико-демографической динамики.
7. Обосновать критерии устойчивого геоэкологического развития природно-технических комплексов и обосновать методические основы для его реализации.
Фактический материал и методы исследований. Диссертационная работа является результатом обобщения материалов, полученных в течение более 20 лет лично автором или совместно с сотрудниками кафедры безопасности жизнедеятельности человека Кемеровского государственного университета при проведении экологических и геоэкологических научно-исследовательских работ на территории Кузбасса. Региональные и локальные особенности географической среды и закономерности ее трансформации в пространстве и времени (на разных стадиях освоения полезных ископаемых и урбанизации) изучались при выполнении экологического мониторинга территории. В процессе работы также был собран и обработан большой объем литературных и фондовых материалов о состоянии окружающей среды региона.
В процессе работы также собран и обработан с помощью действующих и разработанных автором экологических критериев и санитарно-гигиенических нормативов большой объем результатов фактических наблюдений о состоянии всех компонентов природно-техногенных систем, включая результаты космических съемок и приземного лазерного сканирования. Основные методы исследований: описательные, аналитические (химические, физико-химические, биогеохимические, медико-экологические), сравнительно-геоэкологический комплексный анализ, картографический, математической статистики с применением ГИС-технологий.
Для целей картографирования географической среды, оценки воздействия степени ее трансформации на здоровье населения автором выполнены сбор и статистическая обработка медико-экологических и демографических показателей региона.
Статистическая обработка состояния атмосферного воздуха и зонирование территории проведены с применением нормативных стандартов Гидромета РФ:
Уровень зафязнения Значение ИЗА Значение СИ Значение НП, %
Низкий <5 < 1 < 10
Повышенный 5-6 1-4 10-19
Высокий 7-13 5-10 20-49
Очень высокий > 14 > 10 >50
Геоэкологическая оценка и районирование территории проводились с использованием известных картографических материалов (физико-географические, ландшафтные, геологические, гидрогеологические, масштабов 1:100000, 1: 200000, 1: 500000), с применением экологической карты Кемеровской области масштаба 1: 500000 1995 г., и современных программных продуктов ГИС-технологий (Microsoft Excel, Statistica 6.0, Arc View и Surfer).
Научная новизна:
1. В рамках предлагаемой методологии разработана концепция комплексного изучения геоэкологических основ устойчивого развития Кузбасса как модельной территории для урбанизированных регионов Сибири с высокой экологической напряженностью.
2. Выделено три исторические эпохи техногенной трансформации: доиндустриальная (от неолита до 30-х гг. XX в.), индустриальная (30-е гг. XX в. - 1992 г.), рыночная инновационная (постиндустриальная). К концу второго этапа Кузбасс уже занимает первое место в стране по загрязнению атмосферного воздуха, а в 1992 г. по итогам государственной экологической экспертизы «...антропогенная нагрузка на окружающую среду в регионе вышла далеко за пределы экологической емкости и в ряде районов привела к деградации природы и резкому ухудшению состояния здоровья населения. Это единственный
случай столь неблагоприятной экологической обстановки целого региона».
3. Впервые получена достаточно полная объективная информация о динамике трансформации основных компонентов природной среды в зависимости от техногенных факторов и выполнено комплексное геоэкологическое ранжирование урбанизированных территорий Кузбасса.
4. Установлена зависимость медико-экологических и демографии-ческих показателей от качества компонентов окружающей среды и техногенных факторов, обусловленных воздействием разных отраслей народного хозяйства.
5. Разработаны региональные геоэкологические нормативы и экологические требования к технологии открытой разработки месторождений каменного угля, ориентированные на устойчивое развитие региона.
6. Предложена базовая модель эколого-ресурсного обеспечения регионального природопользования с учетом естественной и техногенной устойчивости природно-техногенных комплексов.
На защиту выносятся методология и концепция обеспечения геоэкологической безопасности Кузбасса как целостной системы, полученные результаты геоэкологического мониторинга основных компонентов природно-техногенных комплексов и анализа масштабов негативного воздействия промышленных объектов на окружающую среду и здоровье населения и демографию урбанизированного региона.
Основные защищаемые положения следующие:
1. Концепция обеспечения региональной геоэкологической безопасности, основанная на принципах нормирования природной среды региона как репрезентативной целостной системы, с выделением природно-техногенных комплексов с разной степенью трансформации и риска.
2. Высокая плотность и разнообразие техногенных воздействий, урбанизации и хозяйственной деятельности обусловливают сверхнормативные уровни изменения базисных характеристик основных компонентов экосистем.
3. Медико-экологические и демографические показатели находятся в прямой зависимости от степени техногенной деформированное™ экосистем, играющей роль своеобразного триггерного эффекта в популяционной деградации населения (общества).
4. Методология геоэкологического мониторинга окружающей среды и усовершенствованная концепция комплексного эколого-ресурсного анализа эффективности регионального природопользования как основы экологической безопасности региона на принципах регионального экологического нормирования; нормативно-методической базы управления состоянием природно-технических систем и урбанизированных комплексов.
Практическая значимость результатов исследовании. Предложенная концепция и методологические подходы комплексной геоэкологической оценки территории Кузбасса как единой геосистемы с многопрофильной промышленностью использованы при организации геоэкологического мониторинга и управления рациональным природопользованием региона.
Выявленная взаимосвязь геоэкологических, экологических и демографических процессов позволяет сформулировать основу для экономических и юридических мер в развитии экономики Кузбасса и восстановлении благоприятной экологической ситуации.
Дана оценка экономической эффективности природоохранных мероприятий по показателям снижения риска смертности населения от влияния геологической среды, загрязнения атмосферного воздуха, почв и вод, на основе которой установлена связь между результатами реализации мероприятий и уменьшением риска для здоровья населения.
Полученные сведения позволят разработать аргументированные рекомендации по предотвращению эскалации экологически обусловленной патологии у населения Кемеровской области. Материалы диссертации использованы Управлением Природнадзора и Управлением Росздравнадзора по Кемеровской области.
Материалы диссертационной работы использованы также при разработке областных и региональных программ по экологии Кемеровской области, при создании рабочих программ и чтении
лекционных курсов «Геоэкологический мониторинг», «Промышленная экология», «Геоэкологическое проектирование и экспертиза проектов».
Достоверность защищаемых положений определяется большим массивом используемого фактического материала, полученного современными аналитическими методами, а также глубиной проработки материала с применением методов математической статистики и геоэкологического картографирования.
Апробация работы. Материалы диссертации обсуждены в процессе докладов и дискуссий на всероссийских и региональных конференциях, совещаниях, семинарах и конгрессах: итоговой научно-практической конференции с международным участием «Вопросы сохранения и развития здоровья населения Севера и Сибири», Красноярск, 2005; Всероссийской научно-практической конференции «Образование и безопасность», Москва, 2005; Всероссийской научно-практической конференции «Роль социальных, медико-биологических и гигиенических факторов в формировании здоровья населения», Пенза, 2005; Всероссийской научно-практической конференции, Томск, 2005; научно-практического семинара «Философия безопасности», Кемерово, 2006; научно-практической конференции «Международный год планеты Земля: проблемы геоэкологии, инженерной геологии и гидрологии», Томск, 2008 и др.
Публикации. Всего автором опубликовано более 100 печатных работ, из них по теме диссертации 45 работ, в том числе 5 монографий, 10 статей в журналах, включенных в перечень ВАК и 6 учебных пособий для вузов.
Личный вклад автора состоит в постановке проблемы, разработке методологии исследований. Диссертант лично участвовала в обосновании, организации и проведении геоэкологических исследований территорий Кузбасса с различной техногенной нагрузкой, а также в обобщении полученных результатов. Автором разработана методология геоэкологического мониторинга окружающей среды и усовершенствована концепция комплексного эколого-ресурсного анализа эффективности регионального природопользования как основы устойчивого развития
региона и обеспечения экологической безопасности всех компонентов природно-техногенных геосистем.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа включает два тома. I том - основной текст диссертации, изложенный на 244 страницах; состоит из введения, 6 глав, заключения и списка литературы, включающего 305 наименований. Во II томе представлены приложения -220 страниц. Работа иллюстрирована 54 таблицами и 29 рисунками.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Глава 1 содержит обоснование актуальности темы. На основе предлагаемой геоэколопгческой концепции восстановления равновесия между природой и обществом на региональном уровне определены цель и задачи исследования.
Глава 2 содержит физико-географическую характеристику объекта, методологию и основные методы геоэкологических и аналитических исследований, а также краткое описание использованных статистических методов и геоэкологического картографирования.
Глава 3 обобщает результаты геоэкологического мониторинга географической среды и экологической ситуации на территории Кузбасса, включая состояние атмосферного воздуха, водных объектов, снегового покрова, пахотных земель в разных природно-климатических зонах и с разной степенью воздействия урбанизации и техногенеза. Выполнено ранжирование территории региона по уровню трансформации геологической среды под воздействием предприятий угледобывающей отрасли.
Глава 4 содержит в основном результаты изучения эколого-медицинских и социально-демографических факторов - прямых индикаторов негативного воздействия техногенеза и урбанизации на природные геосистемы всех рангов. В экологии человека на долю техногенеза и урбанизации приходится почти 45 % территории.
В главе 5 приводится обоснование предложенных комплексных региональных экологических критериев для оценки степени трансформации геологической среды. Обоснована фундаментальная структура взаимозави-
симости геоэкологических факторов, связанных с угольной, металлургической и другими отраслями региона, и человеческого потенциала Кузбасса.
Глава 6 содержит обоснование комплексной геоэкологической модели эколого-ресурсного обеспечения устойчивого регионального природопользования с целью восстановления устойчивого развития крайне урбанизированного региона в суровых природно-климатических условиях Сибири.
ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Положение 1. Концепция обеспечения региональной геоэкологической безопасности Кузбасса, основанная на принципах нормирования природной среды как репрезентативной целостной системы, с выделением природно-техногенных комплексов с разной степенью трансформации и риска.
Идея устойчивого развития как самодостаточного родилась при осознании единства, целостности и взаимозависимости природы и человека. Первый принцип Декларации, принятой на Всемирной конференции ООН в Рио-де-Жанейро в 1992 г., гласит: «В центре внимания непрерывного развития находятся люди. Они имеют право на здоровую плодотворную жизнь в гармонии с природой». В России в 1994 г. принят Указ Президента РФ «О государственной стратегии РФ по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития». В нем сформулированы актуальные основные направления: 1) обеспечение экологически безопасного устойчивого развития; 2) охрана среды обитания человека; 3) оздоровление и восстановление нарушенных экосистем в экологически неблагоприятных регионах России.
Подходы к решениям региональных экологических проблем у нас в стране и за рубежом постоянно совершенствуются. Это объясняется незавершенностью разработки принципов и методов научных исследований и геоэкологического мониторинга в области региональной геоэкологии, на которые накладывают существенный отпечаток, с одной стороны, природные геолого-географические, экономические и социальные
особенности, а с другой - масштабы и разнообразие техногенеза Учет всех четырех групп факторов при рассмотрении региона с напряженной геоэкологической ситуацией позволяет преодолеть ограниченность геоцентрических представлений и разработать методологию, альтернативную жесткому детерминизму.
Предложенный нами подход изучения трансформации системы регионального уровня основан ка целостном анализе региональной структуры как единой системы, а также на концепции комплексной оценки состояния окружающей среды. Важной особенностью поведения системы как целостности является ее саморазвитие, реализуемое во времени за счет постоянных количественных и качественных изменений системы. Каждый качественный скачок можно увязать с переходом системной организации на новый иерархический уровень.
Новизна постановки задачи и выполнения работы состоит в том, что при ретроспективной оценке развития территории как системной целостности в течение длительного периода появляется возможность определить объективно достоверные пределы развития региона и также экологообеспечивающие индикаторы этого циклического процесса. Вместе с тем наша методология является выходом на новый уровень оценки, от механической или балльной систем к представительным показателям составляющих их компонентов с учетом прямых и обратных связей.
Алгоритм общей программы включает следующие основные операционные блоки:
1) создание базы геоэкологических данных, определение фоновых объектов;
2) формирование базы данных оценочных критериев;
3) определение экологической емкости географической среды;
4) оценку техногенного воздействия;
5) расчет индекса экологической напряженности;
6) типизацию геосистемы по степени геоэкологической напряженности.
В основе предлагаемой концепции комплексной оценки или экспертизы
заложены принципы причинно-следственных и обратных связей, учения о современной рациональности, основанной на отказе от жесткого детер-
минизма и переходе на принципы энергоинформационных связей. Именно такой подход позволяет наиболее объективно оценить современное состояние экосистем с учетом природных и техногенных факторов (рис. 1).
Кемеровская область занимает территорию площадью 95,5 тыс. м2. Население составляет 3,03 млн человек, из них 87,0 % - городское. Она характеризуется большим разнообразием физико-географических условий. Это объясняется ее положением в центре азиатского материка на стыке региональных геоморфологических провинций: Алтае-Саянской горной системы и Западно-Сибирской равнины. В геоморфологическом плане Кузбасс представляет отчетливо выраженную котловину, зажатую с трех сторон горными массивами: с востока и юга - Кузнецким Алатау, с запада - Салаирским кряжем, с севера и северо-запада - Томь-Колыванской складчатой зоной. Горные массивы расчленяются долинами р. Томи и Кии и их многочисленными притоками.
Томь-Колыванская складчатая зона в рельефе практически не выделяется, поэтому Кузнецкая котловина открывается на север и северо-запад к Западно-Сибирской равнине. Отметки поверхности составляют 270-370 м. Водоразделы ровные и широкие, долины с плоским, часто заболоченным дном.
Сошталыю-экономическая зона
Экономическая система
Природно-социальиая зона
Природная система
Рисунок 1 - Структура региональной природно-техногенной системы. I - природные чрезвычайные ситуации; II - техногенные чрезвычайные ситуации;
III - социальные чрезвычайные ситуации
Климат области в целом континентальный, средняя температура января - от -17° до -20°, средняя температура июля +17-20 °С. Среднегодовое количество осадков от 300 до 500 мм, в горных районах -до 900 мм.
Наиболее высокие горы расположены в южной части, они имеют абсолютные отметки 2000-2178 м. На севере Кузнецкий Алатау в рельефе почти не выражен, отметки поверхности составляют 250-300 м.
Особенности географического положения и своеобразие геолого-тектонического строения определяют специфику геоморфологического и
геоэкологического районирования, современный облик географической среды, вопросы ее геоэкологической устойчивости и безопасности.
Кузнецкая котловина почти вся занята лесостепью, в пределах которой проявляется закономерная зависимость характера рельефа и растительности от геологического строения местности.
Горные системы Кузнецкого Алатау и Салаира располагаются меридионально, они преграждают влажные воздушные течения с Атлантики и Ледовитого океана, что определяет основные климатические особенности Кузбасса. В западной части преобладает прохладный и очень влажный климат. Восточные склоны и прилегающие равнины защищены горными массивами. Они получают значительно больше тепла, но меньше осадков.
Роза ветров Кузбасса типичная для юга Западной Сибири. При продвижении воздушно-аэрозольных масс с юго-запада на северо-восток увеличивается содержание солей и органических веществ. Геоморфологические и физико-климатические факторы способствуют (особенно в межгорной долине р. Томи) развитию инверсионных процессов, что сопровождается формированием застойных явлении в атмосфере и возникновению продуктов суммации (взаимодействия сосуществующих полютантов).
С учетом физико-географических, климатических особенностей и почвенно-растительного покрова Г. М. Рогов и В. К. Попов в 1985 г. на территории Кузбасса выделили пять природно-ландщафтных зон:
1) расчлененного высокогорного рельефа с тайгой в восточной и юго-восточной части;
2) расчлененного низкогорного рельефа с тайгой в восточной и южной частях;
3) всхолмленной равнины с островной тайгой в северной и северовосточной частях;
4) всхолмленной лесостепи, распространенной на большей части с умеренно теплым увлажненным климатом;
5) открытой степи с умеренно теплым, но недостаточно увлажненным климатом в северо-западной части бассейна.
В связи с развитием горнодобывающей промышленности рельеф Кузнецкой котловины резко трансформируется. В пределах шахтных полей в зоне обрушения развиваются крупные провальные воронки, западины. На карьерных участках возникли огромные котловины, отвалы вскрышных и вмещающих пород, исчезали крупные природные холмы и водоразделы. Плоские, сглаженные формы рельефа, наличие естественных и искусстиешк-гх депрессий и западин, широких логов затрудняют поверхностный сток, и в результате этого на отдельных участках развивается заболачивание суши.
В атмосферных осадках, выпадающих на территории промышленных агломераций Кузбасса, присутствуют в сверхнормативных количествах силикатная пыль (20-50 г/м3), пылеватые угольные частицы, хлор, фторид водорода, нитраты, нитриты, сероуглерод, формальдегид, бензапирен, бензол, фенол, жирные кислоты, гуминовые кислоты, а также Си до 20, Zn до 100-750, РЬ до 180, Ti до 34 и Ва до 400 мкг/л. Общее количество загрязняющих веществ Кемеровской области весьма значительное -981 тыс. т/год. Наибольший вклад в выбросы загрязняющих веществ вносят предприятия металлургии (более 422 тыс. т/год), энергетики (235 тыс. т/год), далее идут угольная и химическая отрасли промышленности, машиностроение. При этом доля выбросов автотранспорта по области составляет около 20 %, а в г. Кемерове значительно выше - около 70 % (Ежегодный доклад «О состоянии и охране окружающей среды Кемеровской области», 2008 г.).
В целом химический состав осадков обладает мощным окислительным потенциалом и представляется одним из основных техногенных факторов, негативно воздействующих на компоненты географической среды, материалы строительных конструкций и сооружений, а также и на биоту, включая человека. В связи с высокой плотностью выбросов от стационарных источников (11,5 т/км2) экологическая емкость на многих урбанизированных территориях области значительно превышена (Хорошилова, 2008а).
На всех уровнях геоэкологического мониторинга Кузбасса нами использованы экологические и санитарно-гигиенические нормативы, свойственные фоновым объектам. Дополнительно осуществлено
определение нормативов техногенных воздействий, нормирование выбросов, сбросов и нормирование накопления твердых промышленных отходов.
В качестве критериев для оценки состояния территории используется целый комплекс оценочных показателей или критериев, которые делятся на прямые, косвенные и индикаторные.
Прямые критерии включают в себя группы природно-ресурсных, геодинамических, reo- и гидрохимических, микробиологических и медико-санитарных критериев. Ресурсная группа критериев отвечает за оценку и трансформацию природных ресурсов, необходимых для нормального существования биоты, включая население территории. Группа геогидрохимических критериев позволяет оценить химическое, механическое, радионуклидное загрязнение геосфер. Группа микробиологических критериев характеризует бактериологическое загрязнение, медико-санитарная - различные виды заболеваний, включая специфические (профессиональные) и онкологические, а также детскую смертность, медико-генетические нарушения, связанные с загрязнением и трансформацией окружающей среды.
Группа геодинамических критериев связана с оценкой латеральной и радиальной пораженности геологической среды и рельефа природными и техногенными процессами.
Косвенные критерии используются для оценки экологического состояния компонентов систем опосредованно, через критерии оценки смежных сред, с которыми они тесно взаимодействуют, например, приземная атмосфера и почвы, почвы и растительность и т. д.
Индикаторные (индикационные) критерии, как правило, дают общую картину состояния абиотических составляющих экосистем. В последние годы биоиндикация получила достаточно широкое развитие при экологическом изучении поверхностных и подземных вод, при определении коррозии металлических конструкций, материалов фундаментов и стен зданий, а изучение биосубстратов человека (волосы, ногти и т. п.) - в радиогеоэкологии.
Такой системный комплексный подход, учитывающий качественные и количественные трансформации окружающей геосреды, обусловленные
ими экономические и социальные ситуации, а также связанные с ними реальные оценочные критерии, позволяет проводить наиболее объективную типизацию регионального уровня и принимать соответствующие управленческие решения. По совокупности этих критериев и показателей осуществляется общая оценка экологического качества территории. Анализ предлагаемых комплексных показателей позволил осуществить типологическое районирование Кемеровской области по степе:;;; экологической напряженности, изменяющейся от относительно удовлетворительной до катастрофической, на пять геоэкологических зон (ГЭЗ):
1) относительно удовлетворительную: Тяжинский, Чебулинский, Тисульский, Топкинский, Крапивинский, Таштагольский районы -относительно слабо техногенно нагруженные, с развитым сельскохозяйственным сектором;
2) напряженную или экологического риска: Ижморский, Мариинский, Юргинский, Яшкинский районы - техногенно нагруженные предприятиями легкой, пищевой и машиностроительной отраслей промышленности с развитым сельскохозяйственным сектором;
3) критическую,- Промышленновский, Яйский, Гурьевский, Беловский районы - ведущие угледобычу с небольшой долей сельскохозяйственного сектора;
4) кризисную или чрезвычайных ситуаций: Кемеровский, Ленинск-Кузнецкий районы - ведущие добычу угля и техногенно нагруженные разными отраслями промышленности;
5) катастрофическую или экологического бедствия: Прокопьевский, Новокузнецкий, Междуреченский районы - ведущие интенсивную добычу угля и техногенно нагруженные металлургической промышленностью.
Положение 2. Высокая плотность и разнообразие техногенных воздействий, урбанизации и хозяйственной деятельности обусловливают сверхнормативные уровни изменения базисных характеристик основных компонентов экосистем.
Главная особенность Кузнецкого бассейна, определившая его судьбу, - это уникальные месторождения каменного угля. Известные на
территории региональные эпохи углеобразования приурочены к четырем разновозрастным комплексам: среднепалеозойскому (девонскому), позднепалеозойскому (каменноугольно-пермскому), среднемезозойскому (юрскому) и кайнозойскому (палеоген-неогеновому). Отвечающие этим этапам угленосные формации различаются характером и масштабом угленосности, биохимическим составом и качеством углей, экономическим значением месторождений. Практический интерес в настоящее время представляют угли каменноугольного и пермского возраста, которые детально изучены и интенсивно разрабатываются.
Вмещающие породы угольных месторождений Кузнецкой котловины разбиты густой сетью преимущественно продольных глубинных разломов, обнаруживающих продолжение в смежных горных системах. Своими корневыми структурами большинство из этих разломов связаны с планетарными сейсмогенными структурами Алтае-Саянской горной области. Продолжительное воздействие горных работ (ежегодно взрывается почти 300 тыс. тонн взрывчатых веществ, что в 15 раз больше бомбы, сброшенной на Хиросиму, на эти разломы инициировали их максимальное проявление вокруг промышленных зон и в результате значительно повысилась фоновая сейсмичность).
Интенсивное развитие промышленности, ошибки в ее размещении, техническая отсталость и недооценка последствий хозяйственной деятельности привели к существенной деградации окружающей среды: на более чем 43 % территории сокращены лесные массивы, исчез целый ряд представителей флоры и фауны, происходит усыхание пихты, повсеместно нарушены ландшафты, увеличивается загрязнение поверхностных вод, практически полностью исчезли рыбные запасы в реке Томи; сформировалось устойчивое загрязнение воздушного бассейна. (Винокуров и др., 2003). С катастрофической быстротой выводятся из сельскохозяйственного оборота пахотные земли, замещаясь пожароопасными золоотвалами, породными отвалами, гидроотвалами, различного вида шламохранилищами. Количество накопленных промышленных отходов исчисляется сотнями миллионов тонн. На территории Кузбасса хранится более 1000 тонн ядохимикатов и гербицидов с просроченным сроком действия.
На экологическое состояние территории оказывают существенное негативное влияние процессы, связанные с затоплением 36 закрывшихся шахт. Прогрессирующий спад производства не привел к ожидаемому спаду антропогенного влияния на окружающую среду. В связи с реструктуризацией угольной промышленности была не только создана новая экологическая проблема, но и потребовалась интенсивная разработка новых угольных месторождений. В целях совершенствования системы государственного регулирования природопользования и охраны окружающей среды в Кемеровской области принят закон «Об утверждении региональной целевой программы «Экология и природные ресурсы Кемеровской области» от 12.12.2006 № 186-03.
Состояние земельных ресурсов. На Кемеровскую область приходится 35 % основных производственных фондов Западной Сибири. Промышленное освоение территории приводит к созданию урболандшафтов, сопровождается загрязнением и деградацией компонентов природной среды, в том числе почв, что в последние годы значительно повысило экологическую напряженность. Это проявляется прежде всего в изъятии и механическом повреждении значительных массивов земель, создании техногенных геохимических аномалий в почвах и снеговом покрове. В целом нарушено и выведено из оборота около 65 тыс. га плодородных земель, площадь подтопленных земель составила более 44 тыс. га. (Тараканов, Хорошилова, 2006).
За 2006 г. образовано 1 701 336,3 тыс. т отходов производства и потребления, что на 20,7 % больше, чем в 2005 г., и связано с ростом мощностей угледобычи. Почвы, растительность, снеговой покров являются активными депонирующими средами и способны накапливать химические элементы и их соединения, что приводит помимо прямого токсического воздействия к отдаленным эффектам, затрагивающим основополагающие функции живых организмов - воспроизводство и биопродуктивность. Степень их вредности в конечном счете значительно больше, так как создается угроза для существования целых популяций и поколений.
Нарушенные земли сосредоточены в основном в III—V геоэкологических зонах, занимая порядка 15-20 % территорий. Установлено прямое
влияние на состояние земельных ресурсов существующих и закрытых угольных предприятий (рис. 2, 3).
Вследствие физического и биохимического выветривания нарушенных земель и под воздействием ветровой эрозии осуществляется перенос токсикантов - это соли тяжелых металлов, бенз(а)пирена, фенолов, аммиака, диоксида азота и других полютантов на значительные расстояния, что расширяет ареалы токсикации и делает масштабы загрязнения региональными.
Дополнительное увеличение техногенной нагрузки и, прежде всего, наращивание темпов угледобычи, может привести к заметному сокращению территориальных биосферных ресурсов региона, представляющих собой важнейшее звено экологического каркаса биосферного уровня и имеющих высокую экономическую значимость.
С учетом доминирования в горнодобывающей и металлургической отраслях возникла острая необходимость в увеличении темпов восстановления нарушенных земель. В основном проводится лесотехническая рекультивация как менее трудоемкая. Последние годы проводится изучение специфики процессов и скорости почвообразования и формирования плодородия в техногенных ландшафтах Кузбасса. Разрабатываются инновационные технологии рекультивации нарушенных земель с применением зол ТЭЦ, биоорганики, бурых углей, модифицированных флокулянтов и биопрепаратов.
площадь нарушенных земель, га
Рисунок 2 - Площадь нарушенных земель в зависимости от объема угледобычи (Тараканов, Хорошилова, 2006)
Рисунок 3 - Зависимость изменения площади нарушенных земель от объема угледобычи (Тараканов, Хорошилова, 2006)
Оценка состояния атмосферного воздуха. К концу 70-х гг. XX в. Кемеровская область вышла на первое место в Российской Федерации по
загрязнению атмосферного воздуха и превосходит суммарный выброс пыли и газа Новосибирской, Томской областей и Алтайского края вместе взятых (табл. 1, 2а, 26, 3). В целом по области на одного жителя в среднем приходится 475 кг загрязняющих веществ от выбросов стационарных источников.
Уровень загрязнения атмосферного воздуха определяется главным образом концентрацией диоксида азота, взвешенных веществ и бенз(а)пирена. В Кемерове, Новокузнецке и Прокопьевске средняя концентрация диоксида азота в 2006 г. осталась на уровне 2005 г. Выбросы канцерогенного газа бенз(а)пирена в 2006 г. больше всего превысили стандарт ВОЗ в 1У-У ГЭЗ: в г. Кемерове - в 2,7, в Новокузнецке - 3,5, в Прокопьевске - в 3,3 раза. Общая масса выбросов за 2006 г. практически сохранилась на уровне предыдущего года и составила 1715 тыс. т, в том числе от стационарных источников -1342 тыс. т.
Таблица I - Выбросы наиболее распространенных загрязняющих атмосферу веществ (тыс. т), отходящих от стационарных источников (1998-2005 гг.) (Хорошилова, 2008)
Вещества 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Всего 892,6 981,1 1080,8 1225,2 1240,5 1255,6 1304,2 1342,2
В том числе:
твердые 192,2 200,0 214,6 212,3 200,9 211,3 215,6 220,4
газообразные и жидкие 700,4 781,1 866,2 1012,9 1039,6 1044,3 1088,6 1111,8
Из них:
диоксид серы 123,8 127,4 130,3 121,6 131,7 132,4 138,6 139,2
окись азота 88,8 93,9 94,2 92,4 90,0 92,5 94,4 96,2
окись углерода 365,6 381,1 395,6 382,8 354,6 367,4 371,3 377,2
углеводороды (без ЛОС) 63,6 162,0 225,7 394,1 446,5 521,6 565,8 623,8
летучие органические соединения 32,6 3,0 6,6 8,1 2,8 6,4 12,3 13,2
Таблица 2а - Удельный вес проб атмосферного воздуха с превышением ПДК по «угольным» городам Кемеровской области (Хорошилова, 2008)
Города 2001 г. 2002 г. 2003 г. 2004 г. 2005 г.
Анжеро-Судженск 26,4 11,9 14,5 10,2 8,0
Белово 13,7 10,3 10,0 6,4 8,9
Киселёвск 8,4 8,5 6,9 7,9 12,1
Ленинск-Кузнецкий 32,7 19,7 26,0 16,4 21,8
Междуреченск 20,6 17,8 10,2 10,6 6,2
Осинники 16,6 18,4 13,2 18,4 18,8
Прокопьевск 26,6 23,5 20,8 23,2 4,9
Таблица 26 - Доля проб атмосферного воздуха с превышением ПДК по приоритетным показателям за 2005 г. в городах с устойчивым загрязнением (Хорошилова, 2008)
Вещество Кемерово Новокузнецк Прокопьевск
Диоксид азота 16,6 25,9 49,5
Взвешенные 0 4,3 11,6
Фтористый водород - 21,7 -
Оксид углерода 0,3 0,9 2,0
Формальдегид 0,1 6,6 -
Изопропиловый спирт 3,2 18,6 -
Аммиак 14,0 0 0
Сажа 3,8 4,7 7,1
Анилин 2,3 - -
502+Ш2 17,2 26,6 50,3
802+1М02+фен0л+С0 38,9 55,9 -
Таблица 3 - Удельный вес (%) ингредиентов выбросов в атмосферу в городах с наибольшим уровнем загрязнения окружающей среды (2002-2006 гг.) (Хорошилова, 2008)
Города Твердые вещества Диоксид серы Оксид углерода Оксид азота Углеводороды (без ЛОС) Летучие органические соединения
Белово 28,2 17,2 9,5 13,5 29,6 0,0
Кемерово 24,6 26,4 11,8 26,4 5,1
Ленинск-Кузнецкий 9,5 3,6 10,1 2,9 73,9 0,0
Междуреченск, Междуреченский р-он 11,7 1,2 5,1 2,1 79,5 0,1
Мыски 28,5 40,3 2,3 24,4 0,7 0,2
Новокузнецк 12,0 9,1 47,6 4,5 25,4 0,3
Осинники 6,8 1,1 6,5 1,0 84,6 0,0
Прокопьевск 23,0 5,8 19,2 5,1 46,9 0,0
По результатам комплексной оценки установлены особенности загрязнения атмосферного воздуха в пределах отдельных ГЭЗ. Приземная атмосфера г. Новокузнецка, который относится к V ГЭЗ, является самой загрязненной. Этот город с суммарным объемом выбросов 502,4 тыс. т/год входит в лидирующую группу неблагополучных городов в стране.
Суммарная техногенная нагрузка на биосферу Кузбасса имеет тенденцию к ускоренному росту, так как удельные экологические показатели промышленности растут (рис. 4).
♦ Выброс ЗВ от предприятий угольной отрасли в Добыча угля, млн т
Рисунок 4 - Динамика изменения добычи угля и выбросов загрязняющих веществ от предприятий угольной отрасли (Хорошилова, 2008)
В области преобладают трудоемкие и энергоемкие отрасли, большинство крупных объектов имеют большой физический износ и требуют радикальной реконструкции. Низкая степень устойчивости технологического и очистного оборудования ставит область на грань экологического бедствия.
Оценка состояния водных объектов Кемеровской области.
Техногенная нагрузка от предприятий угольной, топливной, металлургической и других отраслей промышленности на водосборные территории водных объектов в Кемеровской области представлена на
рисунке 5. Наибольшая техногенная нагрузка от угольной, тепловой отрасли и металлургии во И-У ГЭЗ (Новокузнецк, Прокопьевск, Кемерово, Ленинск-Кузнецкий, Бедово и Юрга); предприятий лесной промышленности - в 1-П ГЭЗ (Мариинский, Яйский, Тяжинский и Тисульский районы); предприятий микробиологической отрасли - во II ГЭЗ (Яшкинский район). Доля суммарной техногенной нагрузки других отраслей промышленности незначительна и в большинстве районов не превышает 15 %.
^ Топливная я Ца. металлургия о Микробиологическая
□ Химическая
• Черн. металлургия э Теплоэнергетика й Лесная
□ Стройматериалов ■ Пищевая
Я Машиностроение
□ Легкая
% нагрузки (по району)
100
I Отрасли промышленности
Районы
Рисунок 5 - Распределение суммарной техногенной нагрузки (%) от различных
отраслей промышленности на водосборные территории водных объектов Кемеровской области (Отчет Санкт-Петербургского государственного горного института «Оценка экологической емкости природной среды Кемеровской области с учетом перспективы развития угольной промышленности» -Кемерово, 2006)
Общий объем водоотведения по области составляет около 2,2 млрд м3 сточных вод в год. Из них без очистки и недостаточно очищенными сбрасываются около 0,7 млрд м3/год: нормативно чистых (без очистки) -около 1,4 млрд м3/год; нормативно очищенных - около 0,1 млрд м3/год.
Качество воды по индексу загрязненности вод по Кемеровской области характеризуется следующими показателями:
- бассейн р. Томи - воды «умеренно загрязненные»;
- бассейн р. Ини - «очень грязные - умеренно загрязненные»;
- бассейн р. Чумыш- «очень грязные»;
- бассейн р. Чулым - «умеренно загрязненные».
Результаты расчетов по оценке экогидропогичсской ситуации в геоэкологических зонах Кемеровской области по шести критериальным показателям приведены в таблице 4.
Таблица 4 - Результаты оценки экологической ситуации в различных районах Кемеровской области по состоянию водных объектов
Районы Водопроводная вода Природная вода Ситуация в целом
кг к3 к, ¿6 ^ср ^макс.
Кемеровский 5 5 5 6 4 6 5,2 6
Прокопьевский 6 6 5 5 5 6 5,5 6
Беловский 5 5 5 6 5 5 5,2 6
Новокузнецкий 6 6 5 6 5 6 5,7 6
Л.-Кузнецкий 6 6 4 6 4 5 5,2 6
Яшкинский 5 5 4 5 4 4 4,5 _5
Тисульский 6 5 4 4 4 4 4,5 6
Юргинскнй 5 5 4 5 4 4 4,5 5
-Яйский 5 5 4 4 4 4 4,3 5
Тяжинский 5 6 4 6 4 4 4,8 6
Промышленновский 5 6 5 5 4 5 5,0 6
Междуреченский 5 5 4 4 3 4 4,2 5
Гурьевский 4 4 4 4 3 4 3,8 4
Топкинский 3 4 3 4 4 4 3,7 4
Таштагольский 4 4 3 4 4 3 3,7 4
Крапивинский 4 5 4 5 4 4 4,3 5
Мариинский 4 4 3 4 3 3 3,5 4
Ижморский 4 4 3 4 3 3 3,5 4
Чебулинский 4 3 4 3 3 3 3,3 4
Примечание. Оценка по совокупности критериев: к\ - гидрохимических и, к2 -микробиологических для водопроводной воды; къ - гидрохимических, к4 -микробиологических и - биоиндикационных (по характеристикам сообществ гидробионтов-эукариот: фито- и зоопланктон, зообентос, ихтиоценоз); к& - для подземных вод; кср и £макс - средняя арифметическая и максимальное значение оценки по указанным шести критериальным группам. (Взято из отчета Санкт-Петербургского государственного горного института «Оценка экологической
емкости природной среды Кемеровской области с учетом перспективы развития угольной промышленности» - Кемерово, 2006).
Степень техногенного воздействия на гидроэкосистемы различных районов находится в значительной прямой зависимости от локального уровня антропогенной нагрузки. Исходя из результатов оценки состояния вод и согласно принятой классификации, экологическая ситуация на большей части территории Кемеровской области должна оцениваться как кризисная, а в районах наиболее интенсивного техногенеза - как катастрофическая. Даже в районах минимального (для области) техногенеза ситуация с качеством вод является критической.
В структуре водопотребления забор воды из поверхностных водных объектов в 2006 г. составил 81,24 %, из подземных - 18,76 % и превысил масштабы 2005 г. Сброс сточных, транзитных, шахтно-рудничных и других вод составил 2002,62 млн м3. В их составе доля сбросов без очистки возросла на 5 %, а нормативно очищенных - сократилась на 1,0 % по сравнению с 2005 г. (Тараканов, Хорошилова, 2006).
С учетом характера выявленной зависимости показателей состояния природных вод от объёмов сброса сточной воды можно сделать вывод, что дополнительное увеличение техногенной нагрузки сопряжено с риском и высокой степенью экологической опасности. Даже минимальное дополнительное увеличение объёмов производства способно усугубить ситуацию и привести к распространению зоны «экологического бедствия» на всю территорию области.
Положение 3. Медико-экологические и демографические показатели находятся в прямой зависимости от степени техногенной деформированное™ экосистем, играющей роль своеобразного триггерного эффекта в популяционной деградации населения (общества).
Как показали результаты многолетнего геоэкологического мониторинга, территория Кемеровской области на протяжении десятилетий характеризуется напряженной экологической ситуацией. Область по масштабу промышленной продукции занимает 11 -е место, а по индексу развития человеческого потенциала, представляющему суммар-
ный показатель по индексам долголетия, доходности и образованности, -52-е место в стране.
Трансформация компонентов окружающей среды современного Кузбасса сопровождается снижением качества человеческого потенциала населения. Качество человеческого потенциала - это прямой критерий устойчивого развития региона. Человек посредством ресурсообмена воздействует на различные звенья геоэкологический системы. Ослабление и истощение человеческих ресурсов неминуемо влечет за собой ослабление всех зависимых от человеческого фактора компонентов ресурсной функции геологической среды и, соответственно, самого региона (рис. 6).
Природно-климатические факторы
Геологическая среда н окружающая среда
Медико-биологические факторы
т
Факторы человеческого потенциала
7"
Социальная безопасность
Благосостояние населения
Политическая обстановка Качество трудовых ресурсов
Рисунок 6 - Система взаимосвязей геоэкологической трансформации и человеческого потенциала (Бобылев, 2005)
Основные медико-демографические показатели Кемеровской области в сравнении с другими регионами и средними данными по России свидетельствуют о неблагополучии ее в целом (табл. 5).
Таблица 5 - Естественное движение населения Кемеровской области за 1959-2002 гг. (Хорошилова, 2008)
1959 1960 1965 1970 1975 1980 1989 2002 2003 2004 2005
Родившихся 74973 73854 44342 41636 48597 49890 43927 29400 27250 25365 23243
Умерших 19751 18433 18909 22994 26856 32653 33464 51800 46654 43227 44564
Естественный прирост 55222 55421 25453 18642 21741 17237 10463 -22400 -19404 -17862 -21321
Наметившиеся в 60-80-е гг. негативные тенденции в формировании населения Кузбасса (снижение темпов рождаемости, рост смертности и, как следствие, сокращение естественного прироста населения) в 90-е гг. получили дальнейшее развитие. Начиная с 1992 г. население области стало ежегодно сокращаться. В 1992 г. число умерших превысило число родившихся в 1,3 раза и в 2005 г. - уже в 1,9 раза. С 1992 г. естественный прирост прекратился и перерос в свою противоположную тенденцию -убыль населения.
Смертность населения за 1992-2001 гг. выросла почти на 33 %, и эта тенденция продолжается. Показатель общей смертности населения в 2003 г. составил 18,0 против 16,5 на 1000 жителей в 2000 г. и 18,7 в 2006 г. Смертность в Кузбассе наиболее наглядно превышает общероссийские показатели по следующим классам болезней (по данным 2005 г.): экологически обусловленным - на 86,5 %, туберкулезу - в два раза; внешним причинам - на 49,1 %; органов дыхания - на 56,5 %.
Тревожной тенденцией является и снижение ожидаемой продолжительности жизни родившихся в Кузбассе. Если родившиеся в области в 1989-1991 гг. предположительно смогут дожить до 67,6-68 лет, то родившиеся в середине 90-х гг. - только до 61,6 г. По сравнению с другими территориями Западной Сибири предполагаемая продолжительность жизни родившихся в Кузбассе ниже.
Демографическая ситуация в Кемеровской области характеризуется
снижением численности населения. За последние 5 лет количество жителей Кузбасса уменьшилось на 83,2 тысячи человек. Рождаемость находится на низком уровне, несмотря на небольшой рост, начиная с 2000 года (табл. 6).
Таблица 6 - Рождаемость, смертность, естественный прирост населения Кемеровской области за 1999-2006 гг. (Хорошилова, 2008) на 1 тыс. населения
Год Рождаемость Смертность ЕстествекныГ; прирост Младенческая смертность
1998 8,7 14,3 -5,6 18,2
1999 8,3 15,7 -7,4 20,8
2000 8,9 16,5 -7,6 16,5
2001 9,4 16,8 -7,4 15,2
2002 10,0 17,6 -7,6 13,8
2003 10,2 18,0 -7,5 13,9
2004 10,4 17,9 -7,5 14,1
2005 10,3 18,1 -7,8 13,2
2006 11,2 18,7 -7,5 13,9
Следует отметить снижение продолжительности жизни населения в 2005 г. по сравнению с 2001-м: мужчин - на 1,5 и женщин - на 1,0 год, хотя в целом по стране срок жизни мужчин не уменьшился, а у женщин даже увеличатся, правда, на 0,1 года.
Результаты расчетов оценки риска летальных исходов для Ш-V ГЭЗ Кузбасса доказывают тесную связь между концентрациями полютантов выбросов и смертностью населения, причем самая высокая степень связи отмечается с болезнями системы кровообращения и дыхания, экологически обусловленных (табл. 7).
Таблица 7 - Взаимосвязь между среднемесячными концентрациями атмосферных загрязнений и смертностью населения (Хорошилова, 2008)
Атмосферные загрязнения Смертность от болезней системы кровообращения Смертность от болезней органов дыхания Общая смертность
Пыль 0,49 0,61 0,57
Сернистый газ 0,44 0,56 0,59
Окись углерода 0,38 0,31 0,52
Двуокись азота 0,22 0,39 0,31
Сажа 0,28 0,47 0,16
Сероводород 0,20 0,26 0,31
Показатель Р 0,82 0,70 0,81
Медико-демографические показатели являются характерными признаками степени устойчивости (или неустойчивости) развития территорий. Наиболее перспективными в этом плане можно считать методы математического моделирования. Они позволяют дать количественное описание взаимосвязей в системе «природа - техногенез -человек», поскольку возможности чисто экспериментальных методов исследования в значительной степени исчерпаны.
С помощью программы SPSS на первом этапе строились диаграммы рассеяния, отражающие отношения между парами переменных: общая заболеваемость - объем добычи угля, заболеваемость злокачественными новообразованиями (ЗНО) - объем добычи угля, общая смертность -объем добычи угля, а также те же показатели и общий объем вредных выбросов в Кемеровской области и др. При этом по результатам расчетов выявлена прямо пропорциональная зависимость любых заболеваний от объема добычи угля по тренду V ГЭЗ > IV ГЭЗ > III ГЭЗ> IIГЭЗ, а также в пределах самих ГЭЗ.
На втором этапе разработаны многофакторные модели. В качестве независимых факторов учитывались: выброс углеводородов (тыс. т/год -хО; объем добычи угля (млн т/год - х2); общий объем выбросов (тыс. т/год -Хз); выбросы двуоксида серы (тыс. т /год - х4); сброс сточных вод (тыс. м3/год - Хз); количество источников загрязнения (- х^).
Получены сводные многофакторные уравнения. Уравнение для общей заболеваемости - (Аза6):
А3аб = = 0,904 х,+0,839 х2 + 0,826 х3 + 0,752 Х4 + 0,726 х5 + 0,691 х«.
Уравнение для заболеваемости злокачественными новообразованиями (ЗНО)-Азно:
Азт = 0,156 х, - 0,0,74 х2 + 0,354 х3 + 0,563 х„ + 0,921 xs + 0,974 х6.
Уравнение для общей смертности - Асм: Асм= 0,894 Xj+0,869 х2 + 0,933 х3 + 0,272 Х4 + 0,258 х5 + 0,419 Хе.
Высокие статистически значимые коэффициенты корреляции подтверждают важность анализируемых факторов, которые необходимо учитывать при разработке региональных программ по обеспечению геоэкологической безопасности развития региона и слагающих его геоэкологических зон.
Положение 4. Методология геоэкологического мониторинга окружающей среды и усовершенствованная концепция комплексного зколо! о-ресурсного анализа эффективности регионального природопользования как основы экологической безопасности региона на принципах регионального экологического нормирования, нормативно-методической базы управления состоянием природно-технических систем и урбанизированных комплексов.
Результаты системного анализа геоэкологической ситуации самого урбанизированного региона Сибири показали, что развитие экономики с преобладанием горно-металлургических отраслей привело к формированию пяти геоэкологических зон или природно-технических комплексов (ПТК), качественно отличающихся от природных экосистем, которые обладают самоорганизацией, саморазвитием и самоочисткой.
Природно-технический комплекс будет экологически безопасным, когда уровень техногенных и антропогенных нагрузок не достигает критической трансформации экологических функций геологической среды. Для обеспечения устойчивого развития и геоэкологической безопасности автором предлагается вместо консервативной охраны окружающей среды и контроля техногенеза концепция превентивного воздействия и предупреждения потенциальных вредностей и опасностей. Эта концепция должна стать научной основой перехода к инновационной политике, в составе которой она, в свою очередь, наиболее полно реализуется на всех стадиях жизненных циклов инноваций. В рамках предложенной концепции автором разработана совокупность методов, способов, средств и методик, реализация которых позволяет минимизировать экологические и технические риски для новых и действующих промышленных объектов угледобывающей и других отраслей экономики в суровых природно-климатических условиях Кузбасса.
Для обеспечения устойчивого развития и геоэкологической безопасности первоочередной задачей должна быть стабилизация основных показателей качества среды обитания на уровне допустимого нормативами риска. Основные мероприятия, которые обеспечат решение этой задачи, должны включать в себя следующее:
1. Геоэкологический мониторинг компонентов природно-тех-нических комплексов, включая природную среду и факторы техногенного воздействия. При этом включаются сведения об отраслевой структуре и о качестве техногенных потоков загрязнения, а также степени трансформации окружающей среды. Получаемые результаты можно использовать для приближенной оценки экологической техноемкости территории или суммарной предельно допустимой техногенной нагрузки.
Заключительный этап - на основе полученных результатов и с использованием ГИС-технологий рекомендовано проводить экологическую типизацию, районирование и картографирование территории. В зависимости от цели и задач возможно осуществление районирования территории по двум вариантам: генетико-морфологическому и модельно-оценочному.
Первый вид районирования, при котором на основе действующих критериев выделяют территориальные единицы разного порядка, может быть реализован на трех иерархических уровнях: региональном, типологическом и смешанном.
Региональный тип районирования основан на том, что любая территориальная единица является целостной, непрерывной в пространстве системой и характеризуется ясно выраженной индивидуальностью.
Типологическое районирование предполагает выделение определенных типов территориальных единиц того или иного порядка на основе учета наиболее общих и существенных признаков, когда проводится возможная схематизация, упрощение факторов, а частные несущественные особенности не принимаются в расчет.
Смешанный тип районирования заключается в том, что крупные территориальные единицы (Кемеровская область) принимаются за
региональные, а более мелкие (ГЭЗ, ПТК, районы) - за их топологические составляющие.
Оценочное районирование предполагает учет качественных и количественных показателей, полученных на предыдущем этапе типологического районирования.
В пределах различных уровней производят классификацию природно-производственных комплексов по двум основным критериям:
-техногенной насыщенности или объемам промышленного производства;
- плотности населения или индексу развития человеческого потенциала (комплексный показатель на основе индексов долголетия, доходности и образованности) на территории.
Обычно с этой целью используют эргодемографический индекс, который рассчитывается как произведение технической энергетики и плотности населения, отнесенное к биотическому потенциалу территории. Медико-демографическая оценка состояния территории осуществляется в совокупности с критериями и показателями загрязнения окружающей среды. Эти результаты также могут быть использованы для расчета эколого-макроэкономических показателей регионов. В частности, для многих субъектов России заболеваемость населения от экологических факторов приносит значительный ущерб экономике. Наряду с этим надо проводить сравнение показателей, полученных на обследованных территориях, с показателями фоновых зон (Мекуш, 2005).
В зависимости от степени урбанизации территориальные ПТК по значениям эргодемографического индекса могут различаться в пределах нескольких порядков, что приводит к хорошо выраженной контрастности конечных результатов.
2. Реализация управленческих решений - концепция превентивного воздействия и предупреждения потенциальных вредностей и опасностей, региональные стандарты и программы, программы профилактического характера, совершенствование госнадзора.
3. Организационно-технические мероприятия - меры по улучшению качества воды, по ограничению и прекращению вредных выбросов в
атмосферу, по защите почв и недр от загрязнений, по модернизации технологий на экологически опасных объектах и отработанных шахтах.
4. Информационное обеспечение - всеобщее экологическое обучение и образование, социальная реклама об охране окружающей среды, издание ежегодных государственных докладов о геоэкологической обстановке, состоянии здоровья населения и состоянии окружающей природной среды, информирование через СМИ и электронные средства связи.
Региональная модель геоэкологического мониторинга на примере Кемеровской области позволила выполнить комплексную оценку степени напряженности медико-экологической ситуации, определить индикаторы геоэкологического неблагополучия, установить причинно-следственные связи в системе «здоровье населения - среда обитания» при осуществлении перехода к устойчивому развитию (рис. 7).
Рисунок 7 - Стратегия воспроизводства человеческого потенциала при переходе к устойчивому развитию Кузбасса (Хорошилова, 2008)
Рекомендации по снижению обеспечения безопасного развития региона. Основные мероприятия, способствующие улучшению экологической ситуации в регионе:
- завершение строительства и реконструкции очистных сооружений в населенных пунктах и на промышленных предприятиях в верхнем бьефе реки Томи;
- расширение работ по рекультивации породных отвалов угледобывающих предприятий с использованием биогума, переработке и утилизации отходов угледобычи и углеобогащения, размещение вскрышных пород на внутренних отвалах угледобывающих предприятий;
- организация геоэкологического мониторинга за закрывающимися угольными предприятиями и выработка комплекса мероприятий по предотвращению дополнительного экологического ущерба в связи с проводимыми мероприятиями по реструктуризации угольной промышленности;
- восстановление мощностей природоохранных сооружений, локальных очистных систем предприятий, законсервированных или не реконструируемых в последние годы.
Заметное повышение роли угля в топливно-энергетическом балансе потребует строительства очистных сооружений в населенных пунктах и широкого внедрения экологически чистых угольных технологий по всей производственной цепи, базирующееся на таких принципах, как:
- освоение месторождений с наиболее экологичными углями (с небольшим содержанием золы, серы и т. п.) и соответственно прекращение добычи чрезмерно высокозольных и высокосернистых углей;
- добыча угля с помощью экологически приемлемых технологий и удаления вскрыши на разрезах, позволяющих полностью исключить взрывные работы и одновременно повысить производительность труда, и на 30 % снизить себестоимость угля;
- применение технологий глубокого обогащения и термохимической переработки углей (отдельные из них позволяют снизить содержание серы в углях более чем на 30 %, а содержание золы - на 65%;
- экологичное транспортирование к крупным потребителям (например, углепроводным транспортом);
- сжигание на ТЭС с помощью наиболее экологичных и энергетически эффективных технологий (водоугольное топливо, комбинированный цикл, циркулирующий кипящий слой под давлением и в нормальных атмосферных условиях и т. п.).
При реализации таких технологических решений существенное расширение использования угля не будет сопровождаться ухудшением экологической обстановки.
Выполнение основных мероприятий по снижению выбросов парниковых газов станет важнейшим этапом реализации в России
положений Киотского протокола к Рамочной конвенции ООН об изменении климата и одним из факторов, способствующих привлечению инвестиций в российскую экономику.
Развитие на основе конкурентоспособного и высококачественного твердого топлива экологически чистой угольной энергетики может пойти по двум независимым направлениям:
- на основе строительства новых и реконструкции действующих ТЭС (при последовательной реконструкции действующих ТЭС);
- путем создания экологичных локальных энергоустановок небольшой мощности - от 5 до 150 МВт непосредственно при угольных шахтах и разрезах (без транспортировки угля).
К технологии открытой разработки угольных месторождений наряду с экономичностью и безопасностью должны предъявляться следующие требования:
- при строительстве и эксплуатации разреза режим нарушения и восстановления земель должен быть наиболее благоприятным, т.е. продолжительность периода между нарушением и восстановлением земель должна быть минимальной, а основная часть нарушений (особенно плодородных участков) должна переноситься на более поздний период разработки;
- добыча должна быть наименее землеемкой, т. е. расход земельных ресурсов на единицу добытого угля должен быть минимальным;
- формирование выработанного пространства и отвалов пустых пород должно отвечать требованиям проекта рекультивации согласно принятому направлению дальнейшего использования нарушенных земель.
Реализовать эти требования можно следующими путями:
- применять систему разработки с внутренним отвалообразованием не только при разработке горизонтальных и пологих залежей, но и при разработке наклонных и крутых залежей в соответствующих условиях;
- реалгоовывать технологии отработки, при которых отработанные участки или отдельные карьерные поля заполняются вскрышными породами с соседних участков или разрезов. Технологические решения
должны быть направлены на оставление после отработки месторождений минимального выработанного пространства, не использованного для внутреннего отвалообразования;
- применять селективную технологию выемки плодородных и потенциально плодородных пород и их складирования в верхнюю часть отвала вскрышных пород;
- формировать оптимальный для дальнейшего использования рельеф поверхности отвалов;
- создавать условия для быстрейшего и эффективного возврата земель в народнохозяйственное использование. Формировать отвалы на больших площадях таким образом, чтобы они в минимальные сроки достигли конечной высоты с дальнейшим одновременным развитием всех отвальных ярусов.
ВЫВОДЫ
1. Предложена модель структуры региональной природно-техноген-ной системы с напряженной экологической ситуацией, рассмотрены концепция и методология изучения геоэкологических основ устойчивого развития Кузбасса на принципах экологической емкости и нормирования природной среды региона как целостной системы. Выделены информативные оценочные критерии: прямые, косвенные, индикаторные. Проведено типологическое районирование Кемеровской области по степени геоэкологической напряженности.
2. Оценка экологической емкости Кемеровской области в зависимости от интенсивности техногенной нафузки показала, что современное состояние большинства районов Кемеровской области относятся к зонам чрезвычайной экологической ситуации или экологического бедствия и свидетельствуют об исчерпании геоэкологического ресурса природной среды.
3. Анализ динамики изменения добычи угля и выбросов загрязняющих веществ от предприятий угольной отрасли показал, что увеличение добычи на 1 % вызывает увеличение образования выбросов от предприятий угольной отрасли на 2,4 %. В последние пять лет наблюдается тенденция увеличения удельного количества источников
вредных выбросов и валовых объемов выбросов загрязняющих веществ в районах, ведущих угледобычу.
4. Информативный показатель экологической прогрессивности отраслей народного хозяйства, представленный массой выбросов на 1 т готовой продукции, в Кузбассе в угольной отрасли на 2000 год по сравнению с 1997 годом увеличился на 87 %, а в 2003 году на 164 %. Таким образом, с увеличением угледобычи увелзпиваечся степень трансформации геосреды, объем сбросов промышленных стоков и масса выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух районов, расположенных на территории угленосных областей, а также увеличивается и трансграничный перенос полютантов в приграничные районы.
5. Согласно принятой классификации, экологическая ситуация на большей части территории Кемеровской области должна оценена как кризисная, а в районах наиболее интенсивного техногенеза - как катастрофическая. Даже в районах минимального техногенеза ситуация является критической (по абсолютным оценкам). Дополнительное увеличение техногенной нагрузки сопряжено с высокой степенью экологической опасности. Даже минимальное дополнительное увеличение объёмов производства способно усугубить ситуацию и привести к расширению зоны экологического бедствия на всю территорию области.
6. Горнорудная и топливная промышленность представляют один из наиболее мощных факторов антропогенного преобразования окружающей среды в Кемеровской области. Из 19 исследованных районов Кемеровской области 6 вошли в группы с напряженной, критической, катастрофической геоэкологической обстановкой по состоянию земельных ресурсов, недр, почв. С увеличением объема угледобычи выявлено увеличение площади нарушенных земель в 8 районах и дополнительное увеличение техногенной нагрузки, что приводит к заметному сокращению территориальных биосферных ресурсов региона, представляющих собой важнейшее звено экологического каркаса биосферного уровня и имеющих высокую экономическую значимость.
7. В результате анализа медико-демографических показателей выявлено, что общими тенденциями для всех районов являются снижение устойчивости развития территории по экологическим показателям и рост негативных тенденций. На общем фоне развития негативных медико-демографических тенденций в районах и городах интенсивного техногенеза уровни неблагоприятных показателей на 10-30 % превышают показатели менее развитых промышленных городов и районов области.
8. За 20 последних лет общая смертность населения Кемеровской области выросла в 1,8 раза в основном за счет районов интенсивного техногенеза. Ожидаемая продолжительность жизни мужчин за тот же период сократилась на 8 лет, женщин - на 4,5 года и стала на 2-2,5 года ниже средней по Российской Федерации. Общая заболеваемость населения за 20 лет возросла на 20 %, а риск развития новообразований увеличился на 25 %. Уровень социально значимых болезней (туберкулез, онкология) за 20 лет возрос на 60 и 20 % соответственно. Показатели здоровья детского и подросткового населения в последние годы не имеют тенденции к улучшению.
9. Количественный рост негативных медико-демографических показателей в городах с интенсивной добычей угля (Прокопьевск, Новокузнецк и др.) при стабильном уровне добычи (до 1990 г.) составил 1-2 % в год, а при повышении угледобычи на 25-30 % будет составлять 4-6 % в год и практически пропорционален росту добычи.
10. Трансформация и деградация экологических функций геологической среды Кемеровской области на сегодняшний день не допускают в промышленно освоенных районах эффективных мероприятий по восстановлению этой среды. Возможна лишь оценка негативного влияния развития промышленности, в частности, угледобывающего комплекса, и в целом - населенных пунктов на деградацию экосистемы в пределах всей Кемеровской области.
11. По данным наземного мониторинга, сводная оценка загрязнений почв, воды, воздуха, а также уровень заболеваемости относят до 40 % площади исследуемого региона к катастрофической и кризисной, а по воде - свыше 50 % площади отнесено к этим категориям. Анализ фактического и планируемого уровня угледобычи показывает, что
дальнейший ее рост в условиях имеющегося отсутствия равновесия в экосистеме способен привести к полному уничтожению последней, т. е. к ее абиогенной фазе. По совокупности перечисленных факторов можно отнести территорию Кемеровской области к категории экологического кризиса.
12. На основе проведенных исследований выявлены требования к технологии открытой разработки угольных месторождений, позволяющие частично снизить уровень техногенной нагрузки, наряду с экономичностью и безопасностью.
Список работ, опубликованных по теме диссертации Статьи в ведущих рецензируемых журналах, определенных ВАК
1. Хорошилова Л. С. Изменение демографической ситуации в Кузбассе в условиях экологической напряженности / Л. С. Хорошилова, Л. М. Табакаева // Ползуновский вестник. - 2005. - № 1. - С. 56-59.
2. Хорошилова Л. С. Факторы, влияющие на формирование экологической компетентности студентов вуза / Л. С. Хорошилова, Л. Е. Пистунова // Вестник Бурятского госуниверситета. - 2006. -№ 14.-С. 134-139.
3. Хорошилова Л. С. Геологическая среда как проявление ресурсной функции / Л. Е. Пистунова, Л. С. Хорошилова // Вестник Томского государственного университета. - 2006. -№ 291. - С. 340-351.
4. Хорошилова Л. С. Чрезвычайная экологическая ситуация в Кузбассе - возможные пути решения / Л. С. Хорошилова // Вестник Томского государственного университета. - 2006. - № 291. - С. 352354.
5. Хорошилова Л. С. Влияние экологической ситуации в Кузбассе на заболеваемость населения / Е. А. Благова, Л. С. Хорошилова // Вестник Томского государственного университета. - 2006. - № 291. -С. 355-363.
6. Хорошилова Л. С. Состояние земельных ресурсов и почв Кемеровской области / А. В. Тараканов, Л. С. Хорошилова Н Вестник Томского государственного университета. - 2006. - № 291. - С. 364369.
7. Хорошилова JI. С. Эколого-геохимическая характеристика снегового покрова / Л. С. Хорошилова // Вестник Томского государственного университета. - 2006. -№291. - С. 370-373.
8. Хорошилова Л. С. Геоэкологическое строение Кузбасса / М. В. Дегтярева, Л. С. Хорошилова // Вестник Томского государственного университета. - 2006. - № 291. - С. 374-385.
9. Хорошилова Л. С. Экологическая оптимизация геологической среды / Л. С. Хорошилова, А. М. Степанова // Безопасность труда в промышленности. - 2008. - № 5. - С. 42-45.
10. Хорошилова Л. С. О профессиональной заболеваемости работников угольной промышленности Кузбасса / Л. С. Хорошшова, Л. М. Таба-каева, Д. В. Харин // Безопасность труда в промышленности. - 2008. -№ 11,-С. 35-42.
Монографии
11. Хорошилова Л. С. Окружающая среда и здоровье человека / Л. С. Хорошилова, 3. А. Курбатова, Л. М. Табакаева; Кемеровский гос. ун-т. - Кемерово, 2004. - 216 с. - Деп. в ВИНИТИ РАН № 971-В-2004 от 08.06.2004.
12. Хорошилова Л. С. Экологическая ситуация в Кузбассе и ее влияние на демографию и заболеваемость населения / Л. С. Хорошилова. -Кемерово: Кузбассвузиздат, 2005. - 287 с. - 500 экз.
13. Хорошилова Л. С. Геоэкологическая безопасность Кемеровской области с учетом перспективы развития угольной промышленности / Л. С. Хорошилова. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2006. - 140 с.
14. Хорошилова Л. С, Геоэкологическая безопасность и устойчивость экосистем Кузбасса / Л. С. Хорошилова, В. П. Дегтярев. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2007. - 135 с.
15. Хорошилова Л. С. Геоэкологическое состояние угледобывающих регионов Кузбасса на современном этапе / Л, С. Хорошилова. -Томск: Изд-во ТГПУ, 2008. - 160 с.
Другие российские издания
16. Хорошилова Л. С. Методы решения генетических аспектов в природоохранных проблемах / И. Л. Голенда, М. О. Битадзе, Л. С. Хорошилова // Проблема охраны окружающей среды в районах с интенсивно развивающейся промышленностью. - Кемерово, 1982. -С. 91-94.
17. Хорошнлова Л. С. Исследование липопротеидов и гиперлипо-протеидемия в зависимости от стажа работы на химическом предприятии / М. О. Битадзе, Л. С. Хорошнлова // Охрана природной среды Кузбасса. - Кемерово, 1983. - С. 100-105.
18. Хорошнлова Л. С. Экологические проблемы Кузбасса / Л. С. Хорошнлова, Е. А. Хорошнлова // Сборник материалов конференции «Современные проблемы социально-экономических исследований». -Кемерово, 2002. - С. 216-219.
19. Хорошнлова Л. С. Окружающая среда и состояние здоровья населения Кемеровской области / Л. С. Хорошгтова, Л. О. Ковтун // Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции «Роль социальных, гигиенических и биологических факторов в становлении возрастных особенностей здоровья населения». - Пенза, 2003. - С. 87-91.
20. Хорошнлова Л. С. Экологическое воздействие на здоровье и демографию населения Кузбасса / Л. С. Хорошнлова, Л. О. Ковтун, Л. Е. Пистунова; Кемеровский гос. ун-т. — Кемерово, 2003. - 7 с. - Деп. в ВИНИТИ РАН № 1939-В-2003 от 11.11.2003.
21. Хорошнлова Л. С. Влияние окружающей среды на здоровье и динамику населения Кузбасса (90-е гг. XX - начало XXI вв.) / К. А. Заболотская, Л. С. Хорошнлова П Региональные проблемы устойчивого развития природно-ресурсных регионов и пути их решения: труды IV Всероссийской научно-практической конференции. - Кемерово,
2003. - Т. 1,- С. 236-243.
22. Хорошнлова Л. С. Здоровье человека, окружающая среда и факторы риска / Л. С. Хорошнлова, Л. Е. Пистунова; Кемеровский гос. ун-т. -Кемерово, 2004. - 6 с. - Деп. в ВИНИТИ РАН № 725-В-2004 от 29.04.2004.
23. Хорошнлова Л. С. Интеграция знаний по экологии и безопасности жизнедеятельности как средство развития экологической компетентности студентов / Л. С. Хорошшова, Л. Е. Пистунова // Человек и вселенная.-2004,-№6.-С. 56-61.
24. Хорошнлова Л. С. Здоровье человека и среда обитания / Л. С. Хорошнлова // Вестник Кемеровского государственного университета. -
2004.-№4(20).-С. 116-122.
25. Хорошнлова Л. С. Рост заболеваемости населения Кузбасса -следствие плохого экологического состояния региона / Л. С. Хорошнлова; Кемеровский гос. ун-т. - Кемерово, 2005.- 14 с. - Деп. в ВИНИТИ РАН № 516-В-2005 от 15.04.2005.
26. Хорошилова Л. С. Экологическая безопасность. Обзорная информация / Л. С. Хорошилова, Л. М. Табакаева, 3. А. Курбатова, Л. Е. Писту-нова // Бюлл. ВИНИТИ. - 2005. - Вып. 3. - С. 117-119.
27. Хорошилова Л. С. Проблемы безопасности жизнедеятельности: глобальный и национальный подход / Л. С. Хорошилова, Л. Е. Писту-нова // Образование и безопасность: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции. - М., 2005. - С. 132-136.
28. Хорошилова Л. С. Здоровье населения как интегральный показатель качества окружающей среды / Л. С. Хорошилова, Л. М. Табакаева // Роль социальных, медико-биологических и гигиенических факторов в формировании здоровья населения: сборник статей 3-й Всероссийской научно-практической конференции. - Пенза, 2005. - С. 9-12.
29. Хорошилова Л. С. Анализ заболеваемости студентов кемеровских вузов / Л. С. Хорошилова, Л. М. Табакаева, 3. А. Курбатова // Материалы IX Всероссийской научно-практической конференции. -Томск, 2005.-С. 132-134.
30. Хорошилова Л- С. Динамика медико-демографической ситуации в Кузбассе в начале XXI века / Л. С. Хорошилова, Л. М. Табакаева; Кемеровский гос. ун-т. - Кемерово, 2006. - 12 с. - Деп. в ВИНИТИ РАН № 627-В-2006 от 11.05.2006.
31. Хорошилова Л. С. Мутагены окружающей среды и их воздействие на организм человека / Л. С. Хорошилова, Л. Е. Пистунова; Кемеровский гос. ун-т. - Кемерово, 2006. - 17 с. - Деп. в ВИНИТИ РАН№ 626-В-2006 от 11.05.2006.
32. Хорошилова Л. С. Экологическая ситуация в Кузбассе и ее влияние на здоровье населения в регионе / Л. С. Хорошилова // Философия безопасности: материалы научно-практического семинара. - Кемерово, 2006. - С. 96-98.
33. Хорошилова Л. С. Современные взгляды на роль лимфатической системы в развитии ряда патологических состояний / Л. С. Хорошилова, 3. А. Курбатова; Кемеровский гос. ун-т. - Кемерово, 2007. - 25 с. - Деп. в ВИНИТИ РАН №393-В-2007 от 09.04.2007.
34. Хорошилова Л. С. Проблемы нарушенных земель в Кузбассе и пути их решения / Л. С. Хорошилова, А. В. Тараканов // Вестник Кузбасского государственного университета. - 2007. - № 2 (60). - С. 62-65.
35. Хорошилова Л. С. Устойчивое развитие на принципах реального ландшафта / Л. С. Хорошилова // Ученые записки НИИ прикладной культурологии. - Кемерово, 2007. - Т. 3. - С. 112-122.
36. Хорошилова Л. С. Воздействие техногенных катастроф на демографическую ситуацию в регионе / Л. С. Хорошилова // Сборник материалов межрегиональной научно-практической конференции «Актуальные проблемы службы медицины катастроф Сибирского федерального округа». - Кемерово, 2007. - С. 23-27.
37. Хорошилова Л. С. Тенденции медико-демографического состояния Кузбасса на воздействия экологического фактора / Л. С. Хорошилова, Н. И. Морозова // Интеллектуальный и индустриальный потенциал России. - Кемерово, 2008. - С. 281-290.
38. Хорошилова Л. С. Влияние чрезвычайной экологической ситуации в Кузбассе на здоровье населения / Л. С. Хорошилова // Медицина в Кузбассе. Актуальные проблемы клещевых нейроинфекций. - 2008. -Спецвыпуск № 5. - С. 169-175.
39. Хорошилова Л. С. Сущность экологической безопасности и ее влияние на социальное развитие / Л. С. Хорошилова, А. М. Степанова; Кемеровский гос. ун-т. - Кемерово, 2008. - 24 с. - Деп. в ВИНИТИ РАН 15.08.2008, № 712-В2008.
Учебные и учебно-методические пособия
40. Хорошилова Л. С. Алиментарная профилактика пострадиационных эффектов: учебно-методическое пособие / Л. С. Хорошилова. -Кемерово: Кузбассвузиздат, 1991, —47 с.
41. Хорошилова Л. С. Отравления производными нефти, скипидаром, угарным газом, фосфороорганическими веществами, щелочами. Неотложная помощь: учебное пособие / Л. С. Хорошилова. -Кемерово: Кузбассвузиздат, 1998. - 47 с.
42. Хорошилова Л. С. Безопасность жизнедеятельности: учебное пособие / Л С. Хорошилова, Л. М. Табакаева, 3. А. Курбатова, А. А. Мальцев. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2002. - 256 с.
43. Хорошилова Л. С. Экологическая безопасность: учебное пособие / Л. С, Хорошилова, Л. М. Табакаева, 3. А. Курбатова, Л. Е. Пистунова. -Кемерово: Кузбассвузиздат, 2004. - 286 с.
44. Хорошилова Л. С. О состоянии защиты населения и территорий Кемеровской области от ЧС природного и техногенного характера:
учебно-методическое пособие / Л. С. Хорошилова, Г. Г. Брагинская. -Кемерово: Кузбассвузиздат, 2006. - 47 с.
45. Хорошилова Л. С. Кузбасс - регион техносферы с высоким уровнем негативного воздействия на человека: учебное пособие / Л. С. Хорошилова, Л. М. Табакаева, Л. Е. Пистунова. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2008. - 108 с.
Подписано в печать 31.03.2009. Формат 60x84'Лб. Бумага офсетная № 1. Печать офсетная. Усл. печ. л. 2,8. Тираж 100 экз. Заказ № 406
Издательство «Кузбассвузиздат». 650043, г. Кемерово, ул. Ермака, 7. Тел. 58-34-48
С' г
и
Содержание диссертации, доктора географических наук, Хорошилова, Лилия Семеновна
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
1.1 Промышленно-экономическая характеристика региона
1.2. Минерально-сырьевые ресурсы Кемеровской области
1.3. Геоэкологические последствия эксплуатации природных 30 ресурсов Кузбасса
1.4. Влияние экологических и космогеофизических факторов на состояние здоровья населения
1.5. Здоровье детей - индикатор напряженности функционирования экосистемы
ГЛАВА 2. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ СРЕДА РЕГИОНА И ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ЕЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Географическое положение Кемеровской области и геоэкологическое зонирование территории
2.2. Материалы и методы исследования
2.3. Геоинформационные системы экологического мониторинга
2.4. Экологический уровень нормирования
2.5. Определение экологического риска
ГЛАВА 3. ИЗМЕНЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ НА ТЕРРИТОРИИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
3.1. История техногенной трансформации Кузнецкого угольного бассейна
3.2. Анализ степени загрязнения атмосферного воздуха
3.3. Оценка состояния водных объектов Кемеровской области
3.4. Состояние земельных ресурсов Кемеровской области
3.5. Анализ деградации элементов биосферы на территориях угледобычи на примере фитоценозов на полях закрытых шахт Кузбасса
3.6. Прогностическая оценка геоэкологической обстановки Кемеровской области и ее динамики
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОГЕНЕЗА НА ДЕМОГРАФИЧЕСКУЮ СИТУАЦИЮ И ЗАБОЛЕВАЕМОСТЬ НАСЕЛЕНИЯ КУЗБАССА
4.1. Демографическая ситуация в Кемеровской области
4.2. Заболеваемость населения Кемеровской области
4.3. Здоровье детей в г. Кемерово и влияние на него геоэкологической ситуации
4.4. Комплексная оценка влияния космогеофизических факторов, метеорологических условий и нарушения геоэкологической среды на здоровье населения
4.5. Взаимосвязь демографического кризиса в Кузбассе и неблагоприятной геоэкологической ситуации 20^
ГЛАВА 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТЕРИЕВ ВЗАИМОЗАВИСИМОСТИ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ И ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА КУЗБАССА
5.1. Перспективы развития экономики и изменения геоэкологической ситуации в Кемеровской области
5.2. Связь уровня техногенеза и здоровья населения Кемеровской области
5.3. Учет социально-экономического фактора при геоэкологическом мониторинге
5.4. Комплексный анализ тенденций изменения состояния окружающей среды и всех показателей здоровья населения на фоне постоянной техногенной нагрузки
ГЛАВА 6. СОЗДАНИЕ КОМПЛЕКСНОЙ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ И УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ РЕГИОНА
6.1. Возможности обеспечения геоэкологической безопасности
6.2. Конкретные рекомендации по снижению экологической нагрузки на регион
Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геоэкологические условия природопользования и безопасности урбанизированного региона Сибири"
Актуальность исследования. Территория Кемеровской области наиболее урбанизированная в пределах Сибирского федерального округа. За счет роста городов, связанных с разработкой месторождений каменного угля и ресурсоемкими отраслями перерабатывающей промышленности (металлургии, коксохимии и др.), регион характеризуется широким спектром трансформации всех природных компонентов биосферы, включая экологические функции географической среды (ЭФГС), а также демографические показатели и здоровье населения. В связи с экстенсивным нарастанием напряженности экологической ситуации в Кузбассе и в рамках реализации Федеральной и Региональной программ устойчивого развития возникает необходимость в разработке фундаментальных геоэкологических основ развития этого региона.
Решение проблемы на региональном уровне требует комплексного подхода и междисциплинарной информации по слагающим их природно-техническим системам. Комплексный подход предполагает развитие естественнонаучных, экономических, социальных и политических- аспектов проблемы. Методология подобных системных задач, в значительной мере, определяется успехами в области бурно развивающейся науки геоэкологии, которая становится в ряд основных приоритетов во многих странах мира.
Теоретические проблемы геоэкологии, включая ее методологический характер, развитие учения о ноосфере В. И. Вернадского и концепции устойчивого развития, рассматриваются в трудах Э. В. Гирусова, Г. Н. Голубева, В. И. Данилова-Данильяна, Ю. А. Израэля, А. Э. Конторовича, Н. Н. Лукьянчикова, Д. С. Львова, А. В. Мананкова, Д. X. Медоуза, Н. Н. Моисеева, В. И. Осипова, А. В. Позднякова, Н. Ф. Реймерса, А. В. Яблокова и др.
В развитие теории геоэкологии, экологической безопасности, а также экологического менеджмента внесли свой вклад многие ученые. Наиболее яркие представители этих направлений: А. М. Адам, И. Ансорф, Ю. А. Афанасьев, В. Г. Горшков, В. К. Королев, И. И. Мазур, Г. Г. Мирзаев, В.К.Попов, Jl. JI. Прозоров, Ю. Е. Сает, A. JI. Яншин и др.
На основе геоэкологических особенностей территории, индивидуальных по сочетанию природных комплексов и хозяйственных структур, могут быть созданы наиболее информативные региональные модели устойчивого развития, способные поддерживать равновесие в природно-техногенных комплексах, и разработаны мероприятия по восстановлению единства природы и общества.
Физико-географические, климатические, гидрогеологические условия, геология Кузбасса, его полезные ископаемые рассмотрены в монографиях и статьях М. А. Кузнецовой и др. (1972), Г. М. Рогова, В. К. Попова (1985), В. П. Парначева и др. (1996) и др. Отдельные аспекты геоэкологических проблем Кузбасса обсуждаются в трудах М. И. Кучина, П. А. Удодова, Г. М. Рогова, В. К. Попова, В. Е. Ольховатенко, В. П. Дегтярева, В. П. Девятова, Я. М. Гутака, С. А. Родыгина, В. А. Антоновой, Г. Н. Багмет, М. Ф. Габовой, В. Р. Савицкого. Ю. С. Надлера, Г. Н. Шарова и др. Однако комплексный анализ современного состояния геоэкологических условий региона и масштаб их воздействия на здоровье населения до сих пор отсутствует.
Территория Кузбасса по физико-географическим, климатическим, ландшафтно-геоморфологическим, геологическим показателям крайне неоднородна, что нашло отражение на экологической карте Кемеровской области масштаба 1: 500000, созданной под руководством чл.-корр. РАН Г. И. Грицко и чл.-корр. РАН И. М. Гаджиева в 1995 г.
Под ЭФГС понимается комплекс функций, определяющих и отражающих роль компонентов природной географической среды в жизнеобеспечении биоты и, конечно, человеческого потенциала. Факторы, участвующие в процессе трансформации ЭФГС, природные и техногенные, тесно связаны между собой прямыми и обратными связями. Изучение этих связей и интегральная геоэкологическая оценка дает возможность создания локальных и региональных критериев и показателей, необходимых для экологической оценки природно-техногенных систем, а также для геоэкологического картографирования с целью районирования территории по степени экологической опасности и риску.
Выявленные значения трансформации ЭФГС Кузбасса нами использованы с целью уточнения и определения количественной оценки последствий негативного изменения в состоянии реципиентов под воздействием техногенных факторов. С этой целью для урбанизированных территорий изучены прямые индикаторы, а именно, здоровье населения, а также косвенные (микроклимат, подтопление, нарушенность рельефа и активизация опасных экзогенных процессов и т. п.). Подобная многоуровневая оценка имеет важное практическое значение для интенсивно осваиваемых районов. Она дает возможность экстраполировать геоэкологические сценарии во времени, пересматривать и уточнять нормы использования природных ресурсов, принимать управленческие решения на основе объективных показателей.
Естественно, деградация ЭФГС вызывает разнообразные негативные реакции у био- и фитоценозов и существенно влияет на здоровье населения и демографию в целом. Столь сложные геоэкологические условия региона, а также возросшие требования государственной экспертизы к экологическому сопровождению хозяйственной деятельности делают проблему экологической безопасности Кузбасса важной народнохозяйственной и актуальной научной проблемой, а проблема комплексной геоэкологической оценки территории и динамики трансформации во времени и в пространстве ЭФГС является первоочередной.
Цель работы. Изучение степени трансформации компонентов окружающей среды и природно-техногенных геосистем Кузбасса, оценка последствий их изменения и разработка теоретических положений и практических рекомендаций для обеспечения устойчивого развития наиболее урбанизированного региона Сибири.
Для достижения цели поставлены и решены следующие задачи:
1. Осуществить комплексный анализ состояния компонентов окружающей среды и установить резервы их экологических функций.
2. Произвести анализ геоэкологического мониторинга наиболее уязвимых и депонирующих сред территории Кузбасса.
3. Оценить фоновое состояние и уровни загрязнения атмосферного воздуха и поверхностных вод урбанизированных территорий.
4. Изучить динамику состояния земельных ресурсов.
5. Выявить влияние трансформации компонентов окружающей среды на основные типы заболеваний населения и демографическую ситуацию.
6. Разработать методологию типизации урбанизированных территорий с горнодобывающей и другими отраслями хозяйства на основе результатов многолетнего мониторинга природной средьь и медико-демографической динамики.
7. Обосновать критерии устойчивого геоэкологического развития, природно-технических комплексов и обосновать методические основы для его реализации.
Фактический материал и методы исследований. Диссертационная работа является результатом обобщения материалов, полученных в течение более 20 лет лично автором или совместно с сотрудниками кафедры безопасности жизнедеятельности человека КемГУ при проведении экологических и геоэкологических научно-исследовательских работ на территории Кузбасса. Региональные и локальные особенности географической среды и закономерности ее трансформации в пространстве и времени (на разных стадиях освоения полезных ископаемых и урбанизации) изучались при выполнении экологического мониторинга территории. В процессе работы также был собран и обработан большой объем литературных и фондовых материалов о состоянии окружающей среды региона.
В процессе работы также собран и обработан с помощью действующих и разработанных автором экологических критериев и санитарногигиенических нормативов большой объем результатов фактических наблюдений о состоянии всех компонентов природно-техногенных систем, включая результаты космических съемок и приземного лазерного сканирования. Основные методы исследований: описательные, аналитические (химические, физико-химические, биогеохимические, медико-экологические), сравнительно-геоэкологический комплексный анализ, картографический, математической статистики с применением ГИС-технологий.
Для целей картографирования географической среды, оценки воздействия степени ее трансформации на здоровье населения автором выполнены сбор и статистическая обработка медико-экологических и демографических показателей региона.
Статистическая обработка состояния атмосферного воздуха и зонирование территории проведены с применением нормативных стандартов Гидромета РФ:
Уровень загрязнения Значение ИЗА Значение СИ Значение НП, % низкий <5 < 1 < 10 повышенный 5-6 1-4 10-19 высокий 7-13 5-10 20-49 очень высокий > 14 > 10 >50
Геоэкологическая оценка и районирование территории проводилась с использованием известных картографических материалов (физико-географические, ландшафтные, геологические, гидрогеологические, масштабов 1:100000, 1: 200000, 1: 500000), с применением экологической 8 карты Кемеровской области масштаба 1: 500000 1995 г., и современных программных продуктов ГИС-технологий (Microsoft Excel, Statistica 6.0, Arc View и Surfer).
Научная новизна:
1. В рамках предлагаемой методологии разработана концепция комплексного изучения геоэкологических основ устойчивого развития Кузбасса как модельной территории для урбанизированных регионов Сибири с высокой экологической напряженностью.
2. Выделено три исторические эпохи техногенной трансформации: доиндустриальная (от неолита до 30-х годов XX века), индустриальная (30-е годы XX века - 1992 г.), рыночная инновационная (постиндустриальная). К концу второго этапа Кузбасс уже занимает первое место в стране по загрязнению атмосферного воздуха, а в 1992 г. по итогам государственной экологической экспертизы «.антропогенная нагрузка на окружающую среду в регионе вышла далеко за пределы экологической емкости и в ряде районов привела к деградации природы и резкому ухудшению состояния здоровья населения. Это единственный случай столь неблагоприятной экологической обстановки целого региона».
3. Впервые получена достаточно полная объективная информация о динамике трансформации основных компонентов природной среды в зависимости от техногенных факторов и выполнено комплексное геоэкологическое ранжирование урбанизированных территорий Кузбасса.
4. Установлена зависимость медико-экологических и демографических показателей от качества компонентов окружающей среды и техногенных факторов, обусловленных воздействием разных отраслей народного хозяйства.
5. Разработаны региональные геоэкологические нормативы и экологические требования к технологии открытой разработки месторождений каменного угля, ориентированные на устойчивое развитие региона.
6. Предложена базовая модель эколого-ресурсного обеспечения регионального природопользования с учетом естественной и техногенной устойчивости природно-техногенных комплексов.
На защиту выносится методология и концепция обеспечения геоэкологической безопасности Кузбасса как целостной системы, полученные результаты геоэкологического мониторинга основных компонентов природно-техногенных комплексов и анализа масштабов негативного воздействия промышленных объектов на окружающую среду и здоровье населения и демографию урбанизированного региона.
Основные защищаемые положения следующие:
1. Концепция обеспечения региональной геоэкологической безопасности, основанная на принципах нормирования природной среды региона как репрезентативной целостной системы, с выделением природно-техногенных комплексов с разной степенью трансформации и риска.
2. Высокая плотность и разнообразие техногенных воздействий, урбанизации и хозяйственной деятельности обусловливают сверхнормативные уровни изменения базисных характеристик основных компонентов экосистем.
3. Медико-экологические и демографические показатели находятся в прямой зависимости от степени техногенной деформированности экосистем, играющей роль своеобразного триггерного эффекта в популяционной деградации населения (общества).
4. Методология геоэкологического мониторинга окружающей среды и усовершенствованная концепция комплексного эколого-ресурсного анализа эффективности регионального природопользования как основы экологической безопасности региона на принципах регионального экологического нормирования; нормативно-методической базы управления состоянием природно-технических систем и урбанизированных комплексов.
Практическая значимость результатов исследований.
Предложенная концепция и методологические подходы комплексной геоэкологической оценки территории Кузбасса как единой геосистемы с многопрофильной промышленностью использованы при организации геоэкологического мониторинга и управления рациональным природопользованием региона.
Выявленная взаимосвязь геоэкологических, экологических и демографических процессов позволяет сформулировать основу для экономических и юридических мер в развитии экономики Кузбасса и восстановлении благоприятной экологической ситуации.
Дана оценка экономической эффективности природоохранных мероприятий по показателям снижения риска смертности населения от влияния геоэкологической среды, загрязнения атмосферного воздуха, почв и вод, на основе, которой, установлена связь между результатами реализации мероприятий и уменьшением риска для здоровья населения.
Полученные сведения позволят разработать аргументированные рекомендации по предотвращению эскалации экологически обусловленной патологии у населения Кемеровской области. Материалы диссертации использованы Управлением Природнадзора и Управлением Росздравнадзора по Кемеровской области.
Материалы диссертационной работы использованы также при разработке областных и региональных программ по экологии Кемеровской области, при создании рабочих программ и чтении лекционных курсов «Геоэкологический мониторинг», «Промышленная экология», «Геоэкологическое проектирование и экспертиза проектов».
Достоверность защищаемых положений определяется большим массивом используемого фактического материала, полученного современными аналитическими методами, а также глубиной проработки материала с применением методов математической статистики и геоэкологического картографирования.
Апробация работы. Материалы диссертации обсуждены в процессе докладов и дискуссий на всероссийских и региональных конференциях, совещаниях, семинарах и конгрессах: Итоговой научно-практической конференции с международным участием «Вопросы сохранения и развития здоровья населения Севера и Сибири», Красноярск, 2005; Всероссийской научно-практической конференции «Образование и безопасность», Москва, 2005; Всероссийской научно-практической конференции «Роль социальных, медико-биологических и гигиенических факторов в формировании здоровья населения», Пенза, 2005; Всероссийской научно-практической конференции, Томск, 2005; Научно-практического семинара «Философия безопасности», Кемерово, 2006; Научно-практической конференции «Международный год планеты Земля: проблемы геоэкологии, инженерной геологии и гидрологии», Томск, ТГАСУ, 2008 и др.
Публикации. Всего автором опубликовано более 100 печатных работ, из них по теме диссертации 45 работ, в том числе 5 монографий, 10 статей в журналах, включенных в перечень ВАК и 6 учебных пособий для вузов.
Личный вклад автора состоит в постановке проблемы, разработке методологии исследований. Диссертант лично участвовала в обосновании, организации и проведении геоэкологических исследований территорий Кузбасса с различной техногенной нагрузкой, а также в обобщении полученных результатов. Автором разработана методология геоэкологического мониторинга окружающей среды и усовершенствована концепция комплексного эколого-ресурсного анализа эффективности регионального природопользования как основы устойчивого развития региона и обеспечения экологической безопасности всех компонентов природно-техногенных геосистем.
Структура и объем работы: диссертация изложена на 464 страницах, состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы, включающего 305 наименований, и приложений. Работа иллюстрирована 56 таблицами и 30 рисунками.
Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Хорошилова, Лилия Семеновна
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В работе выполнена оценка максимальных возможностей экологической емкости Кемеровской области в зависимости от интенсивности техногенной .нагрузки угледобывающего сектора промышленности области по основным параметрам: загрязнение воздушного и водного бассейнов, нарушение почв, медико-демографические показатели.
Современное состояние 1-ой группы и частично П-ой группы районов Кемеровской области может быть отнесено к категории зон чрезвычайной экологической ситуации или экологического бедствия и свидетельствует об исчерпании геоэкологического ресурса природной среды.
Анализ динамики изменения добычи угля и выбросов загрязняющих веществ от предприятий угольной отрасли показал, что увеличение добычи на 1% вызывает увеличение образования выбросов от предприятий угольной отрасли на 2,4%.
В последние пять лет наблюдается тенденция увеличения удельного количества источников вредных выбросов и валовых объемов выбросов загрязняющих веществ в районах ведущих угледобычу: Беловский, Гурьевский, Кемеровский, Ленинск-Кузнецкий, Новокузнецкий, Прокопьевский, Междуреченский и Яйский.
Ранжирование угледобывающих районов по уровню создаваемой техногенной нагрузки на атмосферный воздух предприятиями ведущих добычу угля: шахты — Новокузнецкий (6 предприятий с наибольшим выбросом по области), Междуреченский (3), Ленинск-Кузнецкий (3), Беловский (2) и Прокопьевский (1) районы. разрезы - Прокопьевский (5), Междуреченский (4), Новокузнецкий (2), Беловский (2), Кемеровский (1), Гурьевский (1) районы.
Анализ значений комплексного показателя, в соответствии с критериями оценки среднегодового загрязнения атмосферного воздуха позволяет ранжировать административные районы Кемеровской области по категориям экологического неблагополучия.
Информативный показатель экологической прогрессивности отраслей народного хозяйства, представленный массой выбросов на 1 т готовой продукции, в Кузбассе в угольной отрасли в 2000 году по сравнению с 1997 годом увеличился на 87 %, а в 2003 году - 164 %.
Таким образом, с увеличением угледобычи увеличивается и масса выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух районов, расположенных на территории угленосных областей, а также увеличится и трансграничный перенос поллютантов в приграничные районы. Учитывая, что угледобывающие районы на сегодняшний день испытывают большую антропогенную нагрузку, по комплексному показателю загрязнения воздушной среды уже сегодня могут быть отнесены к категории критического, кризисного (зона чрезвычайной экологической ситуации) и катастрофического (зона экологического бедствия) состояния, а дальнейшее увеличение нагрузки приведет к неспособности восстановления экологического равновесия воздушной среды этих районов.
Исходя из результатов оценки состояния вод и согласно принятой классификации, экологическая ситуация на большей части территории Кемеровской области должна оцениваться как "кризисная", а в районах наиболее интенсивного техногенеза - как "катастрофическая". Даже в районах минимального (для Кемеровской области) техногенеза ситуация является "критической" (по абсолютным оценкам).
С учетом характера выявленной зависимости показателей состояния природных вод от объёмов сброса сточной воды, можно сделать предварительный вывод о том, что дополнительное увеличение техногенной нагрузки сопряжено с высокой степенью экологической опасности.
По-видимому, даже минимальное дополнительное увеличение объёмов производства способно усугубить ситуацию и привести к распространению зоны "экологического бедствия" на всю территорию области.
На основе оценки имеющихся показателей состояния почв, земельных ресурсов и районирования территории Кемеровской области можно сделать вывод, что горнорудная и топливная промышленность представляет один из наиболее мощных факторов антропогенного преобразования окружающей среды области. Оценка имеющихся материалов выявила из 19 исследованных районов Кемеровской области 6 районов, являющиеся центрами угледобычи, которые вошли в группы с напряженной, критической, катастрофической геоэкологической обстановкой по состоянию земельных ресурсов, недр, почв.
С увеличением объема угледобычи выявлено увеличение площади нарушенных земель в 8 районах и дополнительное увеличение техногенной нагрузки и, прежде всего, наращивание темпов угледобычи, которые могут привести к заметному сокращению территориальных биосферных ресурсов региона, представляющих собой важнейшее звено экологического каркаса биосферного уровня и имеющих высокую экономическую значимость.
В результате анализа медико-демографических показателей выявлено, что общими тенденциями для всех районов (I, II, III категорий) являются снижение устойчивости развития территории по экологическим показателям и рост негативных тенденций медико-демографического характера. На общем фоне развития негативных медико-демографических тенденций районы и города интенсивного техногенеза, связанного, преимущественно, с угольной промышленностью (I категория), имеют более высокие уровни неблагоприятных медико-демографических показателей, на 10-30% превышающие уровни менее развитых промышленных городов и районов области. Низкая плотность населения отдельных территориальных объединений (районов) и их тяготение к сельскому хозяйству не являются гарантией устойчивого развития территории и благополучия здоровья, объясняемых трансграничными связями территорий и локальным действием негативных экологических факторов.
Общая смертность населения области возросла за 20 лет в 1,8 раза в основном за счет районов интенсивного техногенеза. Ожидаемая продолжительность жизни мужчин за тот же период сократилась на 8 лет, женщин на 4,5 года и на 2-2,5 года ниже средней по Российской Федерации. Общая заболеваемость населения за 10 лет возросла на 20%, а риск развития новообразований увеличился на 25%. Уровень социально значимых болезней (туберкулез, онкология) за 10 лет возрос на 60 и 20% соответственно.
Показатели здоровья детского и подросткового населения в последние годы не имеют тенденции к улучшению. За последние 8 лет показатели общей заболеваемости детей ДОУ и подростков 15-17 лет возросли. Рост заболеваемости отмечается практически по всем классам болезней.
Общий уровень заболеваний, а также большинство основных форм заболеваний детей и взрослого населения в районах I группы (интенсивного техногенеза) в 1,8-2,0 раза выше, чем в районах III группы минимального техногенеза. Характерными тенденциями является практически линейный рост негативных показателей во времени с повышенной интенсивностью в районах I и II групп техногенеза и замедленным в 1,5-2,0 раза темпом повышения в районах III группы.
Спад производства в 90-х годах, в том числе добычи угля на 30 млн. т и последующий подъем на 40-50 млн. т привели, соответственно, к определенному снижению, а затем росту заболеваемости населения на 20-25% по отдельным её видам, общей смертности и смертности по отдельным видам заболеваний на 20-25%).
Количественный рост негативных медико-демографических показателей в городах с интенсивной добычей угля (г. Прокопьевск, г. Новокузнецк и др.) при стабильном уровне добычи (до 1990 г.) составляет 12% в год, при повышении угледобычи на 25-30% темпы роста составляют 46%) в год и практически пропорциональны росту добычи.
Процессы антропогенного изменения естественной природной среды Кемеровской области на сегодняшний день не допускают в промышленно освоенных районах эффективных мероприятий по восстановлению этой среды. Возможна лишь оценка негативного влияния развития промышленности, в частности, угледобывающего комплекса, и в целом -населенных пунктов' на деградацию экосистемы в пределах всей Кемеровской области. Как демонстрируют результаты обобщения материалов наземного мониторинга, сводная оценка загрязнений почв, воды, воздуха, а также уровень заболеваемости относят до 40% площади исследуемого региона к катастрофической и кризисной, а по воде — свыше 50% площади отнесено к этим категориям. Анализ фактического и планируемого уровня угледобычи показывает, что дальнейший ее рост в условиях имеющегося отсутствия равновесия в экосистеме способен привести к полному уничтожению последней, т. е. к ее абиогенной фазе. По совокупности перечисленных факторов можно отнести территорию Кемеровской области к категории экологического кризиса.
На основе проведенных исследований выявлены требования к технологии открытой разработки угольных месторождений, позволяющие частично снизить уровень техногенной нагрузки, наряду с экономичностью и безопасностью:
• При строительстве и эксплуатации разреза режим нарушения и восстановления земель должен быть наиболее благоприятным, т.е. продолжительность периода между нарушением и восстановлением земель должна быть минимальной, а основная часть нарушений (особенно плодородных участков) должна переноситься на более поздний период разработки.
• Добыча должна быть наименее землеемкой, т.е. расход земельных ресурсов на единицу добытого угля должен быть минимальным.
• Формирование выработанного пространства и отвалов пустых пород должны отвечать требованиям проекта рекультивации согласно принятому направлению дальнейшего использования нарушенных земель.
Реализовать эти требования можно следующими путями:
• Применять систему разработки с внутренним отвалообразованием не только при разработке горизонтальных и пологих залежей, но и при разработке наклонных и крутых залежей в соответствующих условиях.
• Реализовывать технологии отработки, при которых отработанные участки или отдельные карьерные поля заполняются вскрышными породами с соседних участков или разрезов. Технологические решения должны быть направлены на оставление после отработки месторождений минимального выработанного пространства, не использованного для внутреннего отвалообразования.
• Применять селективную технологию выемки плодородных и потенциально плодородных пород и их складирования в верхнюю часть отвала вскрышных пород.
• Формировать оптимальный для дальнейшего использования рельеф поверхности отвалов.
• Создавать условия для быстрейшего и эффективного возврата земель в народнохозяйственное использование. Формировать отвалы на больших площадях таким образом, чтобы они в минимальные сроки достигли конечной высоты с дальнейшим одновременным развитием всех отвальных ярусов.
Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора географических наук, Хорошилова, Лилия Семеновна, Кемерово
1. Абрамович, Д. И., Крылов, Г. В. Западно-Сибирская низменность. Очерк природы. М.: Географиздат, 1963 г. — 254 с.
2. Аверченков, А. А. Управление природопользованием: необходимые экономические рычаги // Проблемы теории и практики управления. -1992.-№9.-С. 29-34.
3. Агафонов, Н. Т. Экологическая политика должна опуститься на региональный уровень//Зеленый мир. 1995. -№ 15.— С. 12-15.
4. Адам, А. М. Природные ресурсы и экологическая безопасность Западной Сибири / A.M. Адам, Р.Г. Мамин. 2-ое издание. М.: НИА-природа, 2001. 172 с.
5. Аковецкий, В. И. Использование достижений научно-технического прогресса в решении экологических проблем // Научные и технические аспекты охраны окружающей среды. 1996. - № 6. — С. 17-42.
6. Александров, Ю. М. Мальтузианство поневоле: Сколько людей нужно миру и России // Новое время. 2000. № 7. — С. 32-33.
7. Алексеев С. В., Воронцов И. М., Неженцев М. В., Янушанец О. И. Гигиенические и клинические проблемы экологии детства // Вестник РАМН. 1993. -№5. - С. 15-19.
8. Алексеев, А. А. Переучет: Вымирание по семейным обстоятельствам // Коммерсант Деньги. 2002. № 42. — С. 20-25.
9. Алексеев, В. В. Рост благосостояния рабочих Сибири в условиях строительства развитого социализма / В. В. Алексеев, С. С. Букин. -Новосибирск, 1980.
10. Андраханова, О. П., Баранник, Л. П., Овденко, В. И., Пушкин, С. Г., Счастливцев, Е. Л. О состоянии водных ресурсов бассейна р. Томи // Обской вестник, № 4, 1996, (№ 1, 1997), Барнаул. —- С. 5-20.
11. Анисков, В. Т. Жертвенный подвиг деревни. Крестьянство Сибири в годы Великой Отечественной войны. — Новосибирск, 1993.
12. Арустамов, Э. А. Экологические основы природопользования: Учеб. пособие / Э. А. Арустамов, И. В. Левакова, Н. В. Баркалова М.: Дашков и К0, 2001.
13. Баранов, А. Л. Проблемы роста и развития здорового ребенка: теоретические и научно практические проблемы // Российский педиатрический журнал. - 1999. - №2. — С. 4-6.
14. Баранов, А. Л. Экология и здоровье ребенка. М., 1995.— 264 с.
15. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов (под ред. С.В. Белова) М.: Высш. школа, 1999 г.
16. Белов, С. В. Безопасность жизнедеятельности как наука // Безопасность жизнедеятельности. 2003. № 2, 11.
17. Беляев, Е. Н., Фокин, М. В. Социально-гигиенический мониторинг в решении проблем охраны окружающей среды и здоровья населения//Вестник Санкт-Петербургской государственноймедицинской академии им. И.И.Мечникова. -2001 №2-3-С.9-12.
18. Большой словарь энциклопедический. М., 1987. — С. 485.
19. Боровиков, В. П., Боровиков, И. Л. STATISTICA-Статистический анализ и обработка данных в среде Windows. М. Филинъ. 1997.
20. Бочарова, Т. А., Залозный, И. А., Лукьянцева, Л. В. и др. Водные сообщества показатели экологической ситуации некоторых малых рек нижней Томи. Экология пойм сибирских рек и Арктики. Новосибирск, 1999.
21. Боярский, А. Я. Курс демографии. М., 1985.
22. Боярский, А. Я. Основы демографии / А. Я. Боярский, Д. Н. Валентей, А. Я. Кваша.-М., 1980.
23. Брагин, В. К. Эколого-экономическая оценка функционирования технологий добычи и переработки угля в Кузнецком угольном бассейне: Прогнозный доклад. Кемерово, 1991.
24. Бродель, Ф. Материальная цивилизация экономика и капитализм 5-18 вв: в 3-х томах .Т. 1. 1986. — С. 52.
25. Будников, В. И. Итоги поисково-разведочных работ на нефть и газ- в Кузбассе // Геология нефтегазоносных районов Сибири. -Новосибирск, 1964.-С. 128-136.
26. Букин, С. С. Урбанизация советской Сибири // Социальная сфера Сибири: тенденции и проблемы развития. Новосибирск, 1992.
27. Бульенков, Н. А. О возможной роли гидратации как ведущего интеграционного фактора в организации биосистем на различных уровнях их иерархии // Биофизика. -Т.36, вып.2. 1991. - С.181-243.
28. Бундзен, П. В. / Труды Арктического и Антарктического НИИ. — Л., 1971. —Т. 91.— С. 83-89.
29. Бурлакова, Е. Б., Конрадов А. А., Мальцева Е. Л. Действие сверхмалых доз биологически активных веществ и низкоинтенсивных физических факторов // Химическая физика. 2003. - Т.22, №2. — С.21-40.
30. Бурлакова, Л. М. Концептуальные положения рационального использования земель // Экология и безопасность жизнедеятельности человека в условиях Сибири. Барнаул, 1997. — С. 34-38.
31. Бутузова, Л. Е. Взять сказку у всех: К предстоящей переписи населения //Московские новости. 2002. № 52. — С. 21.
32. Бююль, А., Цёфель, П. SPSS: искусство обработки информации. Анализ статистических данных и восстановление скрытых закономерностей: Пер. с нем. / Ахим Бююль, Петер Цёфель -СПб.ЮОО «ДиаСофтЮП», 2005 608 с.
33. В поисках равновесия: Экология в системе социальных и политических приоритетов. М.: Междунар. отношения, 1992. —215 с.
34. Валентей, Д. Н. Основы демографии / Д. Н. Валентей, А. Я. Кваша. -М., 1989.
35. Васева, М. Ф. Не прожив и года: Демографическая обстановка в Кузбассе наихудшая в России // Кузбасс. 1992.
36. Василенко, В.А. Экология и экономика: проблемы и поиски путей устойчивого развития Новосибирск, 1995. — С. 76-108.
37. Величковский, Б. Т. Здоровье человека и окружающая среда. / Б.Т. Величковский// учеб. пособие. М.: Наука, 1997. — 240 с.
38. Величковский, Б. Т. Молекулярные и клеточные механизмы защиты органов дыхания от неблагоприятных воздействий. М., 2001. С. 1619.
39. Вельтищев, Ю.Е. Концепция риска болезни и безопасности здоровья ребенка // Российский вестник перинатологии и педиатрии. Приложение 2. -М., 1994.— 84 с.
40. Вельтищев, Ю.Е. Экологически детерминированная патология детского возраста // Российский вестник перинатологии и педиатрии. -1996. -№2. — С.5-12.
41. Вельтищев Ю.Е. Экопатология детского возраста // Педиатрия. 1995.-№4.— С. 26-33.
42. Вернадский, В.И. Размышления натуралиста. М. Наука. 1975.
43. Вернадский, В.И. Философские мысли натуралиста. М. Наука. 1988.
44. Вернадский, В.И. Биосфера. М., 1990.
45. Вернадский, В.И. Философские мысли натуралиста. М., 1990.
46. Винокуров, Ю.И. Устойчивое развитие Сибирских регионов / Ю.И. Винокуров Б.А. Красноярова, В. И. Овденко, С. П. Суразакова, Е. Л. Счастливцев. Новосибирск: Наука, 2003.
47. Винокуров, Ю.И. Устойчивое развитие Сибирских регионов. -Новосибирск: Наука, 2003.
48. Вишневский, А. М. Население России в первой половине нового века // Вопросы экономики. 2001. № 1. — С. 27-44.
49. Владимирский, Б.М., Сидякин В.Г., Темурьянц НА. и др. Космос и биологические ритмы, Симферополь, 1995, С.З 206.Обычный (Web) 17
50. Волков А.П. Как стало кривым зеркало общества: к 60-летию переписи 1937 года // Вопросы статистики. 1997. № 3. — С. 13-29.
51. Волков, Л. А. Экология безопасности граждан // Философия безопасности: современные угрозы и вызовы. Матер, научно-практ. семинара. Кемерово: Кемеровский государственный университет. 2006. — С. 80-84.54,55,5659
-
Хорошилова, Лилия Семеновна
-
доктора географических наук
-
Кемерово, 2009
-
ВАК 25.00.36
- Геоэкологический анализ урбанизированных территорий
- Методическое обеспечение геоэкологической оценки деградации территорий речных бассейнов для устойчивого природопользования
- Методика картографирования геоэкологических ситуаций в природно-технических системах
- Учет геоэкологических аспектов в связи с перспективами развития горнодобывающих районов Оренбуржья и сопредельных территорий
- Геоэкологическая оценка рекреационного природопользования территории г. Тамбова и Притамбовья
