Эко-емкости природной ОС-АВОКа 2013-Последняя версия-Член-корр доктор Куан

УДК 502.52; 332.1
ПОДХОД К РАЗРАБОТКЕ ПРИКЛАДНОГО МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЁМКОСТИ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
Фам Куок Куан, член-корр. РАПЭ, д.т.н.
Ханойский Национальный НИИОТ
Краткая аннотация
В развития городской инфраструктуры и промышленных парков, проблемы
рационального использования природных ресурсов должны интегрироваться так, чтобы
обеспечить стандартные качества окружающей среды; условия самовосстановления среды
и базу механизма активного управления и выдачи лицензии на выбросы.
Предлагаемый подход оценки экологической ѐмкости природной среды позволяет
решить часть проблем экологической безопасности в русле устойчивого развития регионов.
Ключевые слова: ассимиляционный потенциал окружающей среды (АПОС);
стандартная эко-ѐмкость; ѐмкость переменой среды; критическая эко-ѐмкость.
Введение
С точки зрения рационального пользования природных ресурсов и
стратегии устойчивого развития мы должны заранее планировать предел
загрязнения фоновой среды в зрительном будущем. Для этой цели, в первую
очередь мы должны определить эко-емкости, способные выдержать
экологические загрузки. На основе этого разработаем стратегии пользования
этого ограниченного ресурса. Общее принципиальное требование к названной
стратегии является обеспечение рациональности, эффективности и не истратить
их на короткие цели развития.
Эта проблема носит стратегический характер.
Подходы к разработке прикладного метода определения экологической
емкости разнообразны и в то время являются научно-методологическими. В
рамках этой статьи изложено наиболее общее его представление.
1. Понятие «ассимиляционный потенциал окружающей среды» и
«ассимиляционная экологическая ѐмкость окружающей среды»
Природная среда имеет ограниченную способность вмещать,
ассимилировать, превращать, транслировать и перераспределять загрязнители.
Эта способность выражается понятиями «ассимиляционный потенциал среды»
и "ассимиляционная ѐмкость окружающей среды" и служит индикатору
степени эко-безопасности в развитии в целом.
Рассмотрим более конкретно.
1.1. Понятие «ассимиляционный потенциал окружающей среды»
Определение: Ассимиляционный потенциал окружающей среды (АПОС)
является относительной, безразмерной величиной, выражающей способность
вмещать, превращать и ассимилировать загрязнители в среде по сравнению с ее
наибольшей природной возможностью [1].
,
(1)
где: АПОС – ассимиляционный потенциал окружающей среды; АВД –
действующая в рассматриваемое время ассимиляционная способность; АВпр.max
1
– природная начальная максимальная ассимиляционная способность.
Не трудно заметить, что значение этого потенциала распространяется в
интервале 0÷1, т. е.
.
Про АПОС, мы принимаем допущение о том, что он распространяется
равномерно по рассматриваемой территории, от чего АПОС является
относительной и характерной величиной для рассматриваемого региона. Для
общего рассмотрения данного понятия не увлекаясь в подробности, нами
приняты следующие допущения:
Максимальный ассимиляционный потенциал рассматриваемого региона
соответствует условиям, когда отсутствуют всяких хозяйственных
деятельностей человека. В практике это условие можно выполнято тогда, когда
деятельности людей не оказывают ни каких негативных воздействий на
природную среду;
При начальных вышеуказанных условиях, сообществ растений и
популяций животных определяются как число сообществ и популяции, включая
и их численности;
Природные начальные экологические условия можно рассматривать
через озеленение ставка, ставка первичных лесов, процент от общей площади
поверхности воды, поверхностные воды и количество воды в естественных
водоемах и т.д.;
Изменения животных и растений, а также естественных экологических
условий можно пересчитают через приведенные оценочные показатели;
При первом приближении, АПОС считается отражением экологической
эффективности в целом.
1.2. Понятие «ассимиляционная эко-ѐмкость окружающей среды»
Способность ассимиляции загрязнители выражается, с одной стороны,
через АПОС, с другой стороны через количество загрязнителей,
ассимилированных в среде в расчетном интервале времени. Эта ограниченная
ассимиляционная способность (АВ) называется ассимиляционной экоѐмкостью окружающей среды (АЭЁ). В практике, использование этого ресурса
должно соответствовать условиям экологической безопасности.
Для основных составляющих компонентов среды как водный ресурс,
воздушный бассейн, почвенный ресурс и живые сообщества АЭЁ определяется
отдельно, т. е:
,
(2)
где:
соответственно, суммарная
экологическая ѐмкость среды; АЭЁ водных ресурсов; АЭЁ воздушного
бассейна; АЭЁ земельного ресурса и АЭЁ живых сообществ относительно j-ому
загрязнителю [тон/год].
Выражение (2) описывается для j-ого загрязнителя. Для «n»
загрязнителей, при первом приближении напишем (2) под суммарным видом.
Основные компоненты частной АЭЁ являются:
1. Ожидающее количество загрязнителей, вмещающее и накопленное в
единице объема составляющих компонентов сред в расчетном интервале
2
времени, [кг/м3.год];
2. Ожидающее
количество
загрязнителей,
нейтрализованное
и
ассимилированное в единице объема составляющего компонента среды в
расчетном интервале времени, [кг/м3.год];
3. Ожидающее
количество
загрязнителей,
трансляционное
и
перераспределенное между единицами объемов составляющих компонентов
среды в расчетном интервале времени, [кг/м3.год].
Таким образом, можно переписать (2) следующим:
n
j 1
АЭЁ
n
.j
3
Vвод *
j 1 t 1
эёвод. j .t Vвоз *
n
3
эёвоз . j .t Vзем *
j 1 t 1
n
3
эёзем. j .t Vж *
j 1 t 1
n
3
эёж. j .t ,
(3)
j 1 t 1
в котором: Vвод; Vвоз; Vзем; Vж – соответственно расчетный объем водной;
воздушной; земельной: живой среды [м3]; эѐвод.j.t; эѐвоз.j.t; эѐзем.j.t; эѐж.j.t –
соответственно удельная экологическая ѐмкость составляющей среды для j-ого
загрязнителя, [кг/м3.год]; j=1, …, n – число загрязнителей, рассматриваемых в
составляющей среды; t=1,2,3 – соответственно три вышеуказанные основные
составляющие АЭЁ.
Результаты исследований и разработки прикладного метода определения
АЭЁ компонентов и суммарной АЭЁ будут конкретизировать вид выражения
(3) по направлению комплексной оценки одновременного воздействия многих
загрязнителей.
2. Соотношение величин АПОСа и АЭЁ окружающей среды
По изменению состояния среды, действующий АПОС имеет различные
значения (рис.1). Чем больше АПОС, тем лучшее качество среды, тем
устойчивее условие среды. Наоборот, чем меньше АПОС, тем хуже качество
среды, тем неустойчивее условие среды.
Область экологических рисков
Область
наименьших
АПОС,
наименьших АЭЁ
Эко-нагрузки
Область
переменных
АПОС,
переменных АЭЁ
Область социально-экономического
развития в условиях эко-безопасности
Величина АПОСа
Величина АЭЁ среды
Область
стандартных
АПОС,
стандартная АЭЁ
Область наибольших
АПОС, наибольшая
АЭЁ
Соответственно
Соответственно
Соответственно
Соответственно
область
область
область большой
область средней
критической эконаименьшей/нулевой
эко-нагрузки
эко-нагрузки
нагрузки
эко-нагрузки
Рис. 1. Схема соотношения величин АПОС, АЭЁ и эко-нагрузок
где на рис.1: Наибольшие АПОС и АЭЁ – все состояния среды соответствуют
чистой оценке, отсутствуют загрязнения. Почти отсутствует эко-нагрузки;
Стандартные АПОС и АЭЁ – все состояния среды соответствуют допустимым
загрязнениям. Эко-нагрузки средние; Переменные АПОС и АЭЁ – в состояниях
среды появляются частичное истощение из-за существования частичного не
допустимого загрязнения. Эко-нагрузки большие; Наименьшие АПОС и АЭЁ –
3
в состояниях среды появляются не конвертированные истощения из-за
существования не допустимого загрязнения в основных компонентах среды.
Эко-нагрузки критические.
3. Связь между АПОС и АЭЁ
Мы рассмотрим связь между АПОС и АЭЁ по их определению и
расчетным формулам.
Пусть максимальная природная ассимиляционная способность среды
относительно загрязнителю “j” иллюстрируется следующим:
(4)
Природная действующая ассимиляционная способность среды относительно
загрязнителю “j” является:
(5)
По определительному выражению (1), с учетом (4) и (5), имеем:
(6)
Аналогично заменяя в (6) ассимиляционную способность экологической
ѐмкостью, имеем:
(7)
Или в первом начальном (1) виде с изменением в записи:
,
(8)
И так, действующая экологическая ѐмкость (ассимиляционная
способность среды) равняется произведением ассимиляционного потенциала и
максимальной природной ассимиляционной экологической ѐмкости среды.
Стоит отметить, что определение АЭЁ со всеми природными атрибутами
является сложной, трудоѐмкой задачей, решение которой пока во Вьетнаме еще
ни кто не предлагает. На многих научных конференциях и семинарах звучали
мнения о том, что в развитии экономики или социальных центров, учесть
вышеуказанную ограниченную ассимиляционную способность среды [2,3,4]
является обязательной процедурой планировки.
4. Накоплено-вместительная способность среды
Поскольку выбросы многообразны и непрерывно вступают в атмосферу,
а интенсивности их превращения и ассимиляции ограничены конкретными
физико-химическими
условиями,
поэтому
происходить
накопление
загрязнителей в компонентах среды. Этот составляющий является важной
частью АЭЁ и по величине и по характеристике состояния среды.
В принципе, накопленное в среде количество загрязнения есть сумма
накопленных загрязнений в компонентах среды, аналогичным (3) образом,
имеет вид:
,
(9)
в котором: gвод.j; gвоз,j; gзем.j; gбио.j – соответственно удельное накопление в
4
единице объема компонентов: водном; воздушном; земном; биологическом
компонентах относительно j-ого загрязнителя, [кг/м3.год]; j=1, …, n – все
загрязнители рассматриваемые в среде.
Каждый член в правой части (9) имеет общий формальный вид:
, (10)
где:
– количество j-ого загрязнителя, накопившегося в k-ом компоненте
среды;
– соответственно, количество j-ого
загрязнителя,
выбрасываемого;
транспортируемого;
фонового;
ассимилируемого и превращенного в k-ом компоненте среды.
Накоплено-вместительная способность среды тесно связана с ее
восстановительным циклом, например, очистки атмосферы, разбавление
поверхностной воды и подметание поверхности почвы циклом дождей и/или
штормовыми бурями и т.д.
5. Ассимиляционная способность составляющих сред
Ассимиляционное количество загрязнений зависит от био-физикохимических для протекающих процессов условий территориальной среды.
Аналогично для первого составляющего АЭЁ, ассимиляционное
количество загрязнений имеет следующий формальный вид:
(11)
где: gасс.вод.j; gасс.воз,j; gасс.зем.j; gасс.ж.j – соответственно удельное ассимиляционное
количество в единице объема компонентов: водном; воздушном; земном;
живом компонентах j-ого загрязнителя, [кг/м3.год]; j=1, …, n – все загрязнители
рассматриваемые в среде.
Каждый член в правой части (11) имеет следующий формальный вид:
,
(12)
где:
– количество j-ого загрязнителя, ассимилируемое в k-ом компоненте
среды;
– соответственно, количество j-ого загрязнителя,
выбрасываемого, транслируемого и накопленного в k-ом компоненте среды.
Заключение
Изложенный подход представления и оценки АПОС и АЭЁ природной
среды дополняет основу для их разумного прикладного пользования в русле
сбалансированного устойчивого развития регионов.
Литературы
1.
2.
3.
4.
Кокин А. В. , Ассимиляционный потенциал биосферы, Санкт-Петербург 2005г.;
Фам Куок Куан, Экологические нагрузки и методологические проблемы в определении
эко-ѐмкости, Научная конференция «Экобезопасность и Устойчивое развитие
промышленности: Методология и Практика», Ханой, 2001г. (на вьетнамском языке);
Фам Куок Куан, Метод Экологической нагрузки для определения плотности
концентрации промпредприятий, Журнал «Кадастр и Управление земельным ресурсом»
№2/2005, Ханой, 2005г. (на вьетнамском языке);
Фам Нгок Данг и др., Устойчивое развитие городов Вьетнама по экологическим
аспектам, Сборник «Экологическая Наука и Технология», Научная Конференция
Вьетнама, Ханой, 21/4/2005г. (на вьетнамском языке).
5