Интегральное воздействие. 
Урбоэкология и техносфера

Показатели интегрального воздействия вычисляются для рабочего места, санитарно-защитной зоны, ПТС и биосферы в целом.

Суммарное воздействие человеческого общества на окружающую среду представляется суммой показателей антропогенного и техногенного воздействия. Однако расчет суммарного воздействия пока вызывает немало трудностей. Например, один из наиболее значительных источников загрязнения атмосферы — автомобильный транспорт — может рассматриваться в качестве носителя как геодинамического, физико-механического, так и георадиохимического воздействия. Степень влияния различных видов воздействия на окружающую среду также существенно неодинакова.

Человек без орудий труда и средств производства оказывает в целом гораздо меньшее воздействие на состояние окружающей среды, нежели в ходе производственной деятельности. Хотя самые крупные пустыни на карте мира — результат жизнедеятельности первобытного человека Как показывают накопленные данные, наиболее опасным из всех видов воздействия на биосферу и здоровье человека оказываются техногенные геодинамическое и физико-механическое воздействия. Эти факторы обладают наиболее высокой степенью риска. Их негативное воздействие распространяется на большие расстояния от источников по латерали и в глубь земной коры, вызывая катастрофические геодинамические явления с максимальным ущербом для экосистем и людей:

Для определения суммарного воздействия человеческого общества на окружающую среду имеется немало других предложений. Так, некоторые рекомендуют использовать максимально допустимую нагрузку (МДН) — условную меру современных воздействий, не оказывающих вредного влияния (прямого или косвенного) на человеческий организм, а для экосистем — предельно допустимую экологическую нагрузку (ПДЭН), при которой не наблюдаются нарушения нормального функционирования данной экосистемы. В качестве пороговых значений МДН и ПДЭН предполагается использовать некоторые безразмерные единицы, по физическому смыслу близкие к ПДК. Вместе с тем имеется немало трудностей, связанных с неоднозначностью пороговых значений ПДЭН для различных экосистем и ответных реакций биоты на антропогенное и техногенное воздействие. Поэтому оценить степень суммарного воздействия на природную среду и наметить систему природоохранных мероприятий можно лишь в схематическом виде, если иметь в виду, что главные очаги воздействия приурочены преимущественно к городским поселениям или местам концентрации горнодобывающей промышленности, а в сельской среде обитания — к работам интенсивного земледелия.

Устойчивая экологическая инфраструктура на крупных территориях ПТС поддерживает среду жизни, способствуя сохранению экологического равновесия. Принято считать, что состояние равновесия ограничивается степенью давления человеческой деятельности на природу: при слишком интенсивном воздействии природа начинает отступать, проявляются негативные цепные реакции «жесткого» управления, страдает вся биота, включая человека, и развивается экологический кризис.

Чтобы предотвратить отступление и деградацию природы, необходимо поддерживать экологическое равновесие. Поэтому при решении проблемы урбанизации Земли и достижения экологического равновесия между естественными и освоенными территориями важное значение имеет наличие предела преобразования экосистем как в глобальном масштабе, так и в пределах отдельных стран и территорий.

В работах американских экологов Ю. и Г. Одумов было доказано наличие оптимального соотношения преобразованных и естественных экосистем при достижении максимального эколого-социально-экономического эффекта (рис. 6.7). Очевидно, что выводы этих авторов не являются окончательной истиной, они не могут быть универсальными для всех стран и городов. Там, где приняты меры по экологизации поселений, технологий, всей деятельности в городах, процент преобразованных территорий может быть несколько увеличен. Вместе с тем на территориях, где используются «грязные» технологии, этот процент должен существенно снижаться. Экологическое равновесие — это в целом позитивное состояние взаимодействия общества и природы, городов и природы. Хотя в процессе его достижения, во-первых, природа преобразуется и вытесняется примерно с 40% территорий; во-вторых, на естественную природу возлагается новая функция усвоения выбрасываемых загрязнений, которая не была свойственна ей ранее; в-третьих, для сохранения естественной природы выбираются иногда недостаточно обоснованные решения.

Рис. 6.7. Оптимальные соотношения естественных и трансформированных территорий

Введение

раздельных показателей воздействия на человеческий организм и экосистемы представляется вполне целесообразным. Так, в России несколько последних лет состояние экологии в регионах и субъектах страны определяется по существу исходя из главного критерия — здоровья человека, который имеет право на жизнь в полной гармонии с окружающей природой. В составе государственного геомониторинга, охватывающего 83 субъекта РФ, учитывается еще один важный критерий — затраты на мероприятия по охране и защите окружающей среды. Этот критерий рассчитывается как интегральная совокупность природоохранного, социально-экологического и промышленно-экологического индексов. Хотя в целом подход к составлению данного рейтинга достаточно формальный из-за отсутствия объективных данных по субъектам РФ, но это уже какая-то дифференциация, которую можно обсуждать, интерпретировать и принимать управленческие решения. Начиная с конца 1980;х гг. производство в СССР и Российской Федерации долгое время падало, при этом значительно сокращалась продолжительность жизни граждан (и в городах, и в сельской местности) — с 70,2 до 65 лет. Эту тенденцию удалось преодолеть. По данным Росстата на середину 2017 г. ожидаемая продолжительность жизни в России достигла уровня 72,4 года, при этом средняя продолжительность жизни мужчин в 2017 г. составляла 66,5 лет, а женщин — 77 лет. Однако серьезное беспокойство вызывают «ножницы» в продолжительности жизни мужчин и женщин, которые сокращаются очень медленно. В 2017 г. общее соотношение женщин и мужчин составило 1,157.

С появлением вычислительных машин во второй половине XX в. стал возможным многофакторный анализ результатов глобального геомониторинга. В результате выявлены отчетливые тенденции экспоненциального роста промышленного производства и техногенных воздействий на природу в течение прошлого века, начиная с 1909 г. Количество добываемого и перерабатываемого сырья и образующихся при этом отходов также возрастает экспоненциально. Отсюда, общество все больше и больше работают на производство отходов. Никогда ранее человек не извлекал из биосферы так много природного сырья. Еще один примечательный факт. Расходы на противозагрязнительную индустрию, обезвреживание и переработку отходов уже теперь, в самом начале, также возрастают экспоненциально. Следовательно, с некоторым приближением можно принять, что все три процесса могут быть выражены экспоненциальным уравнением.

где Q — объем использованного сырья или производства, количество образующихся отходов или затраты на их обезвреживание и переработку; R — постоянная величина (constanta); щ = 1, 2, 3 — показатели трех исследуемых экспонент, причем п₃> п₂> щ.

В результате осознания сложившейся ситуации, грозящей самому существованию человека как вида, научное мировоззрение общества с 1970;х гг. переместило акценты на проблемы модернизации экономики, выразившиеся в разработке концепции устойчивого развития и экологически приемлемого переустройства экономики. В результате появились новые, ближе к оптимистическим, модели развития общества.

Глобальные проблемы исследует недавно созданный в рамках неправительственных организаций Институт общепланетарных экологических проблем. Ранее существовали прогнозы о критической численности населения на Земле. На основании расчетов и продуктивности сельхозугодий в разных странах получены цифры от 500 млн до 5,5 млрд и более 10 млрд человек, т. е. от сдержанно пессимистических до безудержно оптимистических прогнозов (рис. 6.8).

Рис. 6.8. Экстраполяционные экспоненциальные графики динамики характеристических показателей биосферы:

1 — демографического роста {1а, 16 — варианты); 2 — роста урбанизированных территорий {2а, 26 — варианты); 3 — исчезновения видов; 4 — потребления невозобновимых ресурсов; 5 — поступления загрязнений Получается в итоге, что решить демографическую проблему и ответить на вопрос, сколько людей выдержит Земля, весьма сложно. Требуются значительные исследования, которые начаты мировым сообществом. Но времени остается все меньше. По мнению академика Н. Н. Моисеева, «счет времени идет на десятилетия» [75].

Выводы

В главе представлены возможности термодинамики необратимых процессов и синергетики в урбоэкологии. Описаны виды устойчивости диссипативных систем, сформулированы основные принципы развития ПТС. Охарактеризованы основы моделирования сложных систем, начиная с модели «черного ящика» и обратных связей до моделей для стационарных систем, имитационных моделей и голографической модели вещества.

Установлено существование принципиальной всеобъемлющей гармонии, законами которой организуются системы разного порядка и уровня.

Показаны принципиальные возможности расчета антропогенного, техногенного (геодинамического, геохимического, радиационного, биогеохимического) и интегрального воздействия на окружающую среду. Эти расчеты можно делать на разных уровнях: для рабочего места, санитарно-защитной зоны, ПТС, урбанизированных зон и биосферы в целом.

Полученные данные использованы для обсуждения устойчивости экосистем и биосферы через отношения естественных и трансформированных территорий.

Вопросы и задания для самоконтроля

• 1. В чем разница экстенсивных и интенсивных параметров систем?
• 2. В чем разница закрытых, изолированных и открытых систем?
• 3. Что представляет собой обобщенная сила и поток в термодинамике необратимых процессов?
• 4. Что представляет собой синергетика, диссипативные структуры, бифуркация?
• 5. Чем отличаются модели «черного ящика» и модели самоорганизующихся систем?
• 6. На чем основаны имитационные модели?
• 7. Что ценного дает голографическая модель вещества для геоэкологии?
• 8. Охарактеризуйте основные виды антропогенного и техногенного воздействия на ПТС.