Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Межрегиональный экологический анализ территорий для целей комплексного районирования

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Пыршева, Марина Валерьевна

Введение.

Глава 1. Теоретические основы устойчивого развития социо-эколого-экономических систем. Критерии оценки их реального состояния.

1.1. Проблемы взаимодействия общества и природы на современном этапе, пути их решения.

1.2. Экологические стратегии современной цивилизации.

1.3. Обзор стратегий переходного периода. Критика существующих концепций.

1.4. Социо-эколого-экономические системы, закономерности их функционирования.

1.5. Оценка состояния окружающей среды с помощью системы эколого-экономических показателей.

1.6. Оценка качества окружающей среды с помощью системы медико-демографических показателей.

1.7. Нормирование и стандартизация качества окружающей среды.

Глава 2. Материалы, объекты, методы исследований.

2.1. Социо-эколого-экономические системы Самарской и Нижегородской областей как объекты научного исследования.

2.2. Использование системы эколого-экономических и медико-демографических показателей для оценки качества окружающей среды Самарской и Нижегородской областей.

2.3. Алгоритм вычисления, обоснование и характеристика индекса антропогенной нагрузки (1ан).

2.4. Методика расчета эмиссии двуокиси углерода в атмосферу с дымовыми газами котлов тепловых электростанций и котельных.

Глава 3. Анализ напряженности экологической ситуации состояния территорий Самарской и Нижегородской областей на основе индекса антропогенной нагрузки (1ан).

3.1. Зонирование территории Самарской области на основе индекса антропогенной нагрузки (1ан).

3.2. Анализ экологического состояния территории Самарской области на основе индекса антропогенной нагрузки (1ан).

3.3. Зонирование территории Нижегородской области и анализ ее экологического состояния на основе индекса антропогенной нагрузки (1ан).

3.4. Сравнительный анализ экологической ситуации на территориях Самарской и Нижегородской областей на основе индекса антропогенной нагрузки (1ан).

3.5. Оценка результатов проведенного анализа по отдельным районам

Самарской и Нижегородской областей.

3.6. Оценка факторов, влияющих на экологическую ситуацию в Нижегородской и Самарской областях.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Межрегиональный экологический анализ территорий для целей комплексного районирования"

Глобальные и локальные изменения качества окружающей среды под влиянием антропогенной деятельности имеют нарастающую тенденцию и уже привели к проблеме «глобального экологического кризиса» планетарного масштаба, являющегося составной частью общесистемного кризиса современной цивилизации. Его дальнейшее развитие и переход в экологическую катастрофу может оказаться губительным для всего человечества.

Осознание этого факта привело к необходимости пересмотра парадигм развития современной цивилизации. Продолжительное время развития человечества его экономические интересы господствовали над экологическими, существующая парадигма «потребление ради процветания» способствовала появлению современных экологических проблем. Сейчас сформировалось понимание того, что экология и рациональное природопользование все в большей степени должны ограничивать «природоемкую экономику».

В поисках выхода из сложившейся ситуации была предложена концепция перехода на путь устойчивого развития («sustainable development»), принятая международным сообществом на Всемирной конференции в Рио-де-Жанейро (1992 г.) и получившая дальнейшее развитие на Всемирном Саммите в Йоханнесбурге (2002 г.).

Для Российской Федерации она нашла отражение в ряде документов и нормативно-правовых актов, основанных на Указах Президента России о необходимости разработки концепции устойчивого развития (1994 г.) и о переходе России на путь устойчивого развития (1996 г.). Сегодня эти представления сформулированы в «Экологической доктрине Российской Федерации» (2002 г.).

Актуальность темы

Решение проблемы перехода страны на путь устойчивого развития невозможно без перехода к устойчивому развитию каждого ее региона, в связи с чем существует необходимость выработки методологии анализа состояния территорий различного масштаба с выявлением факторов, вызывающих дестабилизацию и ограничивающих их развитие. На это ориентирует и раздел «Региональная политика в области экологии» в «Экологической доктрине Российской Федерации», где прямо говорится о необходимости «внедрения природно-ландшафтного, в том числе бассейнового принципа управления природными комплексами».

Поскольку, основным дестабилизирующим фактором территории является антропогенный, правомерно для анализа ее состояния использовать уровень антропогенной нагрузки, определяемый через соотношение нарушенных и ненарушенных хозяйственной деятельностью территорий (Горшков, 1988; Данилов-Данильян, Лосев, 2000; Гелашвили, Басуров и др., 1999; Гелашвили, Розенберг и др., 2000). К числу последних можно отнести лесопокрытые площади, несмотря на то обстоятельство, что тотальная антропогенная деятельность делает условным понятие «естественные экосистемы».

Проблема сохранения ненарушенных хозяйственной деятельностью территорий тесно связана с проблемой их устойчивого развития и функционирования, поскольку только естественные экосистемы способны обеспечить замкнутые круговороты веществ и энергии и поддерживать стабильность окружающей среды при определенном спектре воздействия на нее.

Актуальной, на сегодняшний день, остается и разработка научной основы самой парадигмы устойчивого развития. При этом очевидно, что для формирования целостных представлений о процессах, происходящих в системе «Общество - Природа», необходимо применение интегрального междисциплинарного подхода, включающего идеи и методы экологии, экономики, социологии, географии, токсикологии и других научных дисциплин.

Таким образом, разработка методов оценки уровня антропогенного воздействия на территории с учетом роли сохранившихся естественных экосистем и применение их на практике представляется актуальной и перспективной, что и демонстрируется в данной работе для сравнительного анализа экологического состояния территорий Самарской и Нижегородской областей.

Цель исследования

Проведение межрегионального экологического анализа на основе использования интегральных оценок допустимого антропогенного воздействия на природно-антропогенные объекты различных территорий для целей комплексного районирования.

Задачи исследования

1) С помощью интегральных индексов антропогенной нагрузки произвести оценку соотношения ненарушенных и нарушенных хозяйственной деятельностью территорий.

2) Провести региональный и межрегиональный экологический анализ состояния территорий Самарской и Нижегородской областей и их отдельных районов; осуществить зонирование и картирование территорий исследуемых областей на основе использования данных проведенного кластерного анализа.

3) Оценить особенности влияния природных и антропогенных факторов на экологическую ситуацию изучаемых территорий и выявить причины имеющихся различий их экологического состояния.

Положения, выносимые на защиту

1) При оценке экологической ситуации на какой-либо территории и проведения межрегионального экологического анализа необходимо использовать индексы антропогенной нагрузки, учитывающие соотношение нарушенных и ненарушенных хозяйственной деятельностью территорий.

2) Результаты кластерного анализа, используемые для проведения экологического зонирования отдельных территорий (Нижегородской и

Самарской областей), отличны от результатов кластерного анализа, проводимого в целях экологического зонирования совместно рассматриваемых территорий тех же областей, при этом последние являются более информативными.

3) Проведенный межрегиональный экологический анализ территорий имеет значимость для целей комплексного районирования.

Связь с плановыми НИР

Диссертация выполнена в рамках НИР Института экологии Волжского бассейна РАН по темам:

• «Комплексный анализ экосистем разного масштаба (страна — бассейн реки - область - город) с целью достижения устойчивого развития» (раздел 1.2.6. Теория и методы экологической экспертизы. Программа ООБ РАН; 19962000 гг.);

• «Оптимизация системы эколого-экономических параметров устойчивого развития территорий Среднего Поволжья» (раздел 1.2.6. Теория и методы экологической экспертизы. Программа ОБН РАН; 2001-2003);

• «Оптимизация природного комплекса Среднего Поволжья в целях достижения устойчивого развития территорий» (раздел общеинститутской темы «Биоразнообразие, устойчивость и охрана наземных экосистем с различным уровнем антропогенной трансформации в бассейн Средней и Нижней Волги» (2004-2006 гг.).

• Грант Российского гуманитарного научного фонда (1999-2000 гг.) №99-06-00074а «Разработать метод оценки напряженности региональной экологической ситуации с помощью индекса антропогенной нагрузки».

Научная новизна

Впервые для оценки экологического состояния Самарской области и ее районов был рассчитан индекс антропогенной нагрузки, учитывающий соотношение нарушенных и ненарушенных хозяйственной деятельностью территорий. Осуществлено экологическое зонирование и дан анализ особенностей региональной экологической ситуации ее территории на основе использования метода кластерного анализа с дальнейшим построением электронных карт. Впервые проведен межрегиональный экологический анализ состояния территорий Самарской и Нижегородской областей.

Практическая значимость

Для 27 административных районов Самарской области рассчитаны годовые валовые выбросы диоксида углерода от котлов тепловых электростанций и котельных. Проведенное экологическое зонирование может быть учтено при разработке комплексного районирования территории. Основные выводы работы способствуют принятию правильных управленческих решений в сфере экологической безопасности, охраны окружающей природной среды и рационального природопользования Самарской области, а также рациональному распределению финансовых ресурсов, выделяемых на решение экологических проблем внутрирегионального и межрегионального характера.

Публикации и апробации результатов исследований

По теме диссертации опубликовано 16 работ. Результаты исследований докладывались на Международной конференции «Экологические проблемы бассейнов крупных рек - 2» (Тольятти, 1998 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы стабилизации экономики» (Пенза, 1999 г.); на II Международной научно-практической конференции «Безопасность транспортных систем» (Самара, 2000 г.); на III и V городских научно-практических конференциях «Наука - сервису города» (Тольятти, 2002 и 2005 гг.); на III Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы российской экономики» (Пенза, 2004 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Окружающая среда и здоровье» (Пенза, 2004 г.), а также на семинарах Тольяттинской государственной академии сервиса и Института экологии Волжского бассейна РАН.

Объем и структура работы

Материалы диссертации изложены на 210 страницах. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, выводов, списка литературы и 11 приложений. В работе приведено 15 рисунков и 18 таблиц. Список цитированной литературы включает в себя 193 источника, в том числе 19 иностранных.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Пыршева, Марина Валерьевна

Выводы

1. Экологическое зонирование территории Самарской области на основе индекса антропогенной нагрузки (1ан), учитывающего соотношение нарушенных и ненарушенных хозяйственной деятельностью территорий позволило выделить 4 кластера экологических ситуаций с «относительно удовлетворительной», «напряженной», «критической» и «кризисной» ситуациями.

2. Результаты экологического зонирования, проведенного отдельно для территорий Самарской и Нижегородской областей, отличаются от результатов экологического зонирования, проводимого при совместном их рассмотрении, при этом количество районов с «относительно удовлетворительной экологической ситуацией» увеличилось, особенно в Нижегородской области. Экологическая ситуация на территории Самарской области является более сложной, чем в Нижегородской. Большинство ее районов относятся к экологически неблагополучным, в связи с их высокой промышленной и сельскохозяйственной освоенностью и недостаточной лесистостью.

На территории Нижегородской области большая часть административных районов имеет относительно удовлетворительную экологическую ситуацию в связи с их незначительной освоенностью и высокой лесистостью.

Для проведения сравнительного анализа целесообразно использовать данные смешанного подхода.

3. Проведенное исследование подтвердило, что территории, имеющие высокую степень ненарушенности, являются более благополучными в экологическом отношении, чем территории значительно нарушенные хозяйственной деятельностью. Для экологического зонирования исследуемых областей лимитирующим было значение коэффициента нарушенности территории (а"1).

4. В комплексе факторов, влияющих на экологическую ситуацию территории, приоритетную роль играют природные (в первую очередь, лесистость территории). Необходимо принятие комплекса мер, направленных на увеличение лесистости тех районов Самарской и Нижегородской областей, которые имеют сложную экологическую ситуацию (в первую очередь, до минимально необходимой).

156

Заключение

Кластерный анализ по величине 1ан позволил объединить районы исследуемых областей в зависимости от сходства экологической ситуации в 4 группы, где с увеличением порядкового номера кластера антропогенная нагрузка на территорию административных районов возрастает.

Зонирование вначале осуществлялось отдельно для территорий Самарской и Нижегородской областей, а затем был использован смешанный подход, при котором административные районы обеих областей были упорядочены по возрастанию индекса антропогенной нагрузки (1ан) и затем сгруппированы в кластеры, содержащие в своем составе одновременно районы и той и другой территории. Результаты ранжирования, проведенного отдельно для каждой области и при совместном их рассмотрении оказались различны, так как изменились объемы практически всех кластеров, (табл.)

Класс Характеристика Количество районов экологической Самарская обл. Нижегородская обл. ситуации Одиночный подход Смешанный подход Одиночный подход Смешанный подход

I Относительно удовлетворительная 11 13 28 39

II Напряженная 11 9 16 5

III Критическая 3 5 1 1

IV Кризисная 2 0 2 2

Но в том и другом случае, очевидным является наличие в Нижегородской области большего количества экологически благополучных территорий, чем в Самарской.

Самарская область

Большинство ее районов составляют основу I кластера (с относительно удовлетворительной экологической ситуацией), куда входят лесостепные участки Приволжской возвышенности, Высокого и Низменного Заволжья со значительным уровнем ненарушенности территории (а). Этот показатель вносит основной вклад в величину индекса антропогенной нагрузки (1ан). Уровень антропогенной нагрузки также влияет на величину индекса (1ан), так его невысокие значения в Кошкинском и Приволжском районах позволили присоединить их к I кластеру (смешанный подход), несмотря на достаточно высокий уровень нарушенности этих территорий.

Районы с напряженной, кризисной и критической экологической ситуацией, которые можно обозначить как экологически неблагополучные, составляют большинство в Самарской области.

Анализ картограмм позволил сделать вывод, что наиболее сложная экологическая обстановка характерна для центральных и южных степных районов области с высокой промышленной нагрузкой (Волжский, Ставропольский, Нефтегорский и др.), а также аграрных территорий, слабо обеспеченных лесными ресурсами (Алексеевский, Большечерниговский, Большеглушицкий и др.). Уровень фактической лесистости ниже оптимальных значений имеют некоторые северные районы (Кошкинский, Челно-Вершинский, Сергиевский, Елховский и др.), что способствует созданию здесь напряженной экологической обстановки (кластер II).

Нижегородская область Проведенный анализ позволяет сделать вывод, что Нижегородская область является более благополучной в экологическом отношении, чем Самарская. Число районов с неблагополучной экологической обстановкой невелико. Одной из причин такой ситуации является высокая обеспеченность лесными ресурсами, т.е. значительная степень ненарушенности ее территории.

Большинство экологически благополучных районов (кластер I) размещены на севере области, в пределах ПТК Северного и Южного Заволжья в таежной природной зоне (Ветлужский, Шахунский, Семеновский и др.). Здесь значения фактической лесистости превышают ее оптимальный уровень, что благоприятно сказывается на экологическом состоянии районов. Большинство территорий ПТК Волжско-Окского Междуречья (Чкаловский, Володарский),

Западного и Восточного Предволжья (Выксунский, Ардатовский, Кулебакский, Лукояновский, Починковский и др.), находящихся в подзоне хвойно-широколиственных лесов, также имеют относительно удовлетворительную экологическую ситуацию, что связано незначительной хозяйственной освоенностью и высокой степенью ненарушенности их территорий (а).

Центральные и юго-восточные районы Нижегородской области являются экологически неблагополучными. Многие из них обладают развитой промышленной инфраструктурой, высокий уровень антропогенной нагрузки способствует созданию здесь напряженной (Городецкий, Балахнинский, Павловский и др.) и критической экологической ситуации (Кстовский). Наиболее сложная ситуация характерна для лесостепей юго-востока области, отличающихся значительной распаханностью территории и малолесностью. Здесь расположены районы с кризисной экологической ситуацией (Краснооктябрьский и Сеченовский).

Таким образом, экологическая обстановка на территориях исследуемых областей имеет существенные различия. Очевидно, что экологическое состояние значительной части Самарской области является очень напряженным и требует решительных мер по его улучшению.

Экологическое состояние Нижегородской области является более благополучным и напрямую связано с высокой степенью ненарушенности ее территории.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Пыршева, Марина Валерьевна, Тольятти

1. Авякян А.Б. Концепция улучшения экологического состояния в бассейне Волги // Географические проблемы стратегии устойчивого развития природной среды общества. - М., РАН, 1996. С. 184-193.

2. Авякян А.Б., Салтанкин В.П., Шарапов В.А. Водохранилища. М., Мысль, 1987.325 с.

3. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология: Учебник для вузов — М.: ЮНИТИ, 1998. 455 с.

4. Алаев Э.Б. Экологический кризис в системе глобальных проблем современности. // Изв. РАН, Сер. Геогр., 1992. № 2. С. 15-21.

5. Арманд А.Д. Рукотворные катастрофы. // Изв. РАН, Сер. Геогр., 1993. № 5. С. 32-39.

6. Арский Ю.М., Данилов-Данильян В.И., Залиханов М.Ч., Кондратьев К.Я., Котляков В.М., Лосев К.С. Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать? М.: МНЭПУ. 1997. 330 с.

7. Басуров В.А. Экологическое зонирование территорий природно-антропогенных объектов с учетом роли сохранившихся естественных экосистем (на примере Нижегородской области): Дис. . канд. биолог, наук -Н. Новгород, 2002. 197 с.

8. Безель B.C., Кряжимский Ф.В., Семериков Л.Ф., Смирнов Н.Г. Экологическое нормирование антропогенных нагрузок. Общие подходы // Экология. РАН. 1992. № 6. С. 3-12.

9. Бобылев С.Н., Ходжаев А.Ш. Экономика природопользования: Учебное пособие. -М.: ТЕИС, 1997. 272 с.

10. Богданов Д.В. Культурные ландшафты долин северо-западного Памира и возможности их преобразования // Вопросы географии. Сб. 24. 1951. С. 303-305.

11. Ботанико-географическое районирование // Растительность европейской части СССР. Л.: Наука, 1980. С. 10-20.

12. Будыко М.И. Эволюция биосферы. Л.: Гидрометеоиздат. 1991. 271 с.

13. Будыко М.И. О ведущем факторе эволюции биосферы. // Вестник РАН. 1995. Т. 65. № 12. С. 1064-1073.

14. Величко А.А. Коэволюция человека и окружающей среды. // Изв. РАН, Сер. Геогр., 1993. № 5. С. 18-31.

15. Вернадский В.И. Избранные произведения. Т. 5. М.: Изд. АНСССР, 1962. 422 с.

16. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы и ее окружения. М.: Наука, 1965. 347 с.

17. Вомперский С.Э. Биосферное значение болот в углеродном цикле. // Природа. 1994. № 7. С. 44-55.

18. Воробейчик Е.Л., Садыков О.Ф., Фарафонтов М.Г. Экологическое нормирование техногенных загрязнений наземных экосистем (локальный уровень). Екатеринбург // УИФ "Наука", 1994. 280 с.

19. Воронин В.В. География Самарской области: Учебное пособие Самара: СИПКРО, 2003. 274 с.

20. Воронин И.В., Васильев П.В., Судачков Е.Я. Экономика лесного хозяйства. М, 1978. 180 с.

21. Теоретические проблемы экологии и эволюции (Третьи Любищевские чтения). Тольятти: ИЭВБ РАН, 2000. С. 44-52.

22. География Нижегородской области: учебное пособие. Н.Новгород: Волго-Вятское кн. изд. 1991. 200 с.

23. Гирусов Э.В. Бобылев С.Н., Новоселов А.Л., Чекурных Н.В. Экология и экономика природопользования. -М.: Закон и право, ЮНИТИ, 1998. 455 с.

24. Гладкий Ю.Н., Доброскок В.А., Семенов С.П. Социально-экономическая география России: учебник. М.: Гардарика, 2001. 752 с.

25. Говорушко С.М. Влияние хозяйственной деятельности на окружающую среду. Владивосток: Дальнаука, 1999. 171 с.

26. Голуб А.А., Струкова Е.Б. Экономика природопользования. М.: Аспект Пресс, 1995. 188 с.

27. Голуб В.Б., Саксонов С.В., Ужамецкая Е.А. Характеристика каменистых степей Жигулевских гор // Самарская Лука: Бюл. Самара, 1995. № 6. С. 73-96.

28. Голубев B.C. Как перейти к устойчивому развитию? // Вест. РАН. 1995. Т. 65. №3 С. 239-241.

29. Города и районы Самарской области в 2001 г. // Самарский статистический ежегодник. Самара: Самарский областной комитет Государственной статистики. 2002. 85 с.

30. Горшков В.Г. Структура биосферных потоков энергии. // Ботанический журнал. 1980. Т. 65 № 11. С. 1579-1590.

31. Горшков В.Г. Физические и биологические основы устойчивости жизни. -М.: ВИНИТИ. 1995. XXVIII. 472 с.

32. Горшков В.Г. Энергетика биосферы и устойчивость состояния окружающей среды. // Итоги науки и техники. Сер. теоретические и общие вопросы географии. Т.7. М.: ВИНИТИ. 1990. 238 с.

33. Горшков В.Г., Кондратьев К.Я., Лосев К.С. Глобальные экологические перспективы. // Вест. РАН. 1992. № 5. С. 70-81.

34. Горшков В.Г., Кондратьев К.Я., Лосев К.С. Два пути развития: проблема выбора. // Теоретические проблемы экологии и эволюции. (Вторые Любищевские чтения). Тольятти. 1995. С. 192-197.

35. Горшков В.Г., Кондратьев К.Я., Лосев К.С. Природная биологическая регуляция окружающей среды. // Изв. Русского геогр. о-ва 1994. Вып. 6. С. 17-23.

36. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1995 г.» // Зеленый мир. 1996. № 1.

37. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Самарской области в 2001 году. Самара: Комитет природных ресурсов по Самарской области, 2002. 94 с.

38. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Самарской области в 2004 году. Экологическая безопасность и устойчивое развитие Самарской области. Вып. 14. Самара, 2004. 126 с.

39. Данилов-Данильян В.И. Возможна ли «коэволюция природы и общества»? // Вопросы философии. 1998. № 8. С. 15-25.

40. Данилов-Данильян В.И., Горшков В.Г., Арский Ю.М., Лосев К.С. Окружающая среда между прошлым и будущим: мир и Россия (опыт эколого-экономического анализа). -М.: ВИНИТИ, 1994. 134 с.44