ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ 7 УДК 631.816 С В. Н. АФАНАСЬЕВ, доктор техн. наук, А. В. АФАНАСЬЕВ, канд. техн. наук ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОГО АНТРОПОГЕННОГО ЛАНДШАФТА Даны основные понятия инженерной экологии, пути формирования антро­ погенного ландшафта и предпосылки определения возможностей функциониро­ вания на нем сельскохозяйственного предприятия. Никакое общество не может развиваться без потребления. Для удовлетворения своих потребностей люди организуют хозяйствен­ ную деятельность, основой которой является производство. При этом возникновение противоречий между производством и естественными экологическими системами и между человеком и природой неиз­ бежно. Находясь в органической связи с природой, современное общест­ во преобразует ее посредством техники, что обусловило формирова­ ние искусственной среды обитания человека, именуемой как техносфера. Исходя из этого, ключевой научно-технической дисциплиной, определяющей способы и средства достижения экологически разум­ ного компромисса между человеком и природой, является инженер­ ная экология. Инженерная экология, опираясь на нормы жизне­ обеспечения растительного и животного мира, выраженные на языке предельно допустимых концентраций (ПДК) и воздействий (ПДВ), определяет эффективные способы и средства охраны окружающей природной среды. Методологической основой научного поиска, обос­ нования и разработки таких способов и средств является система ин­ женерно-экологического обеспечения производства. Основные понятия инженерной экологии: экологическая система, биогеоценоз, элементарный, реальный и антропогенный природный ландшафт, надежность экосистемы, имеющие принципиальное значе­ ние для формирования прикладной теории экологического обеспече­ ния [1]. Основным природоохранным объектом является природный ландшафт как производная экологического взаимодействия четырех 8 РАЗДЕЛ 1 геосфер (по В. И. Вернадскому): атмосферы, гидросферы, литосферы и биосферы (рис. 1). Обозначив интегральную характеристику эле­ ментарного природного ландшафта через ей, а комплексные характе­ ристики регионального состояния атмосферы через еА, £g, £l, £в, меха­ низм структурного образования ландшафта можно выразить полным дифференциалом функции smrifj, то есть Р ис. 1. Схема формирования элементарного природного ландшафта (еп) без антропогенных изменений: е„, еа, е„ — геосф еры В. И. Вер­ надского Элементарный природный ландшафт — это абсолютный (в своем естественном виде) ландшафт, наделенный свойством полной цен­ тральной симметрии относительно распределения центров геосфер В. И. Вернадского. В этом случае смещение равновесия ландшафта бел = 0 , х г £ как центр геосфер еА, eg , sl , ев, совпадает с центром эле­ ментарного ландшафта. Любое техническое сооружение, находящееся на конкретной тер­ ритории, взаимодействуя с природой, создает совокупный комплекс природной среды и ее технического насыщения, определяемый как природно-техническая геосистема, или ПТГ, превращая элементар­ ный природный ландшафт в реальный или антропогенный ланд­ шафт. Антропогенный ландшафт характеризуется изменением потенци­ ального состава геосфер Вернадского, обнаруживает асимметрию 8е0 Ф0, обусловливающую смещение равновесия в природно-техни­ ческой геосистеме. Математическая модель антропогенного ландшафта образуется путем итерации формоизменения геосфер Вернадского в их последо­ вательном или смешанном варианте (рис. 2). ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ 9 Рис. 2. Схема формирова­ ния а н тр о п о ге нно го л а н д ­ шафта (еа) Представленные схемы отражают лишь частный случай формиро­ вания антропогенного ландшафта, в котором происходит изменение только одной из геосфер при условии постоянства и равнопотенциальности других геосфер. В общем случае формирования антропогенного ландшафта асим­ метрия потенциально изменяемых свойств геосфер еА, Sq, el, е8 при­ водит к схеме неравнозначных смешений, то есть 5еа т const. Геометрический центр Оеа при этом не располагается на межцентровых расстояниях геосфер: ОеА—Oso, Обо—Оев, Оев— O e l , O e jl —OsA, Оео—O e l , Оеа—Обц. Математическая модель формирования антропогенного ланд­ шафта предусматривает структурно-функциональные преобразования геосфер Вернадского, которые приводят к разнохарактерным конеч­ ным результатам, дающим возможность ставить и решать важные инженерно-экологические задачи (определение допустимых смеще­ нии равновесия экосистемы, оптимизация природоохранных функций в рамках отдельной геосферы и природно-технической геосистемы в целом и др.). Важнейшими понятиями инженерной экологии, отражающими надежность экосистемы, являются: устойчивость, равновесие, живу­ честь, безопасность. Уже из общих определений перечисленных понятий следует факт их структурной взаимосвязи, которая накладывает необходимость Дополнительного условия для количественного выражения конкрет­ ных показателей, составляющих эти свойства. Таким образом, природно-техническая геосистема — это сово­ купность природных и искусственных объектов, формирующаяся 10 РАЗДЕЛ 1 в результате строительства и эксплуатации инженерных и иных со­ оружений, комплексов и технических средств, взаимодействующих с природными объектами. Следовательно, природно-техническая геосистема — это образо­ вание, которое непременно возникает в любом регионе в связи с про­ исходящей в нем хозяйственной де1ггельностью и приходит на смену природным геосистемам. Реальный процесс формирования и развития ГПТ сопровождается закономерным накоплением (потреблением) природных ресурсов и антропогенным изменением в этой связи биогеоценозов природ­ ных ландшафтов или свойств экосистемы со стороны объектов при­ роды. При этом характер изменений обусловлен региональными особен­ ностями преобразуемых ланшафтов (в свою очередь зависящих от географических особенностей региона и характера производственной деятельности в нем). Факторы, определяющие число накапливающихся изменений, последовательность их появления и характер изменения связаны с функцией экологической надежности. Анализ таких факторов и функций методологически оправдан с позиций теории надежности сложных систем с накоплением нарушений. -. В такой постановке ПТГ, накапливающую локальные изменения, можно рассматривать как систему, обладающую закономерной тен -! денцией снижения устойчивости по отношению к внешним техноген­ ным воздействиям. Для выработки эффективных мер предупреждения и разумного ограничения отрицательного техногенного воздействия на объекты природы необходимы специальные исследования по каждому от­ дельному влияющему фактору (или группе факторов) в отношении ■каждого составляющего элемента геосферы, отдельного вида биогео(гидро)ценозов, совокупности биогеоценозов природного ландшафта, геосферы в целом, а также общей экологической обстановки в ре­ гионе. Первичная обработка исходного массива информации позволит решать общую классификационную задачу по количественному рас­ пределению фактических антропогенных изменений на всех состав­ ляющих компонентах ПТГ. Итогом такой классификации является общая диаграмма состояния экосистемы, построенная в масштабе ка­ ждого объекта природы в единых условных единицах антропогенно­ го изменения. ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ 11 Вторым этапом исследования состояния 1111 по видам промыш­ ленного техногенеза является количественная оценка суммарных по­ терь по всем объектам окружающей природной среды. Мерой таких потерь служит фактическое отклонение регистрируемого параметра е* от установленного нормативного значения Де,. Соотношение между е; и Де; определяет относительные потери по каждому объекту природы, то есть Дб/ Kpie , , где Кр, — коэффициент фактического резерва по регистрируемому параметру е, (О < К Р, < 1). С учетом уравнения диаграмма состояния экосистемы (рис. 3) трансформируется в диаграмму распределения Рис. 3. Диаграмма состояния экосистемы по распределениям антропогенных факторов природных объектов экологических потерь (рис. 4), отражающую реальные (по конкрет­ ной экологической ситуации) и теоретически возможные (по компен­ сационной способности) запасы природных объектов. РАЗДЕЛ 1 12 Д€Г = 0 , ^ = 0 ХХХХ.Чх.ХХх Х Х Х х У X Х Х Х Х Х ххХ Х Х Х Х Х Х Х Х Х Теоретический з*пас биогеоценоза А С L Я Гл Hs Рис. 4. Диаграмма распределения экологических потерь по компонентам окруж аю щ ей природной среды Диаграмма состояния экосистемы и количественная мера экологи­ ческих потерь служат необходимой основой для разработки специ­ альных шкал по видам промышленного и сельскохозяйственного тех­ ногенеза. Примером специальной шкалы может быть: экологический ущерб, степень экологической защиты, мера экологического риска и др. Выводы 1. Инженерная экология определяет способы и средства достиже­ ния экологически разумного компромисса между' человеком и приро­ дой. 2. Основой формирования антропогенного ландшафта являются структурно-функциональные преобразования геосфер Вернадского, которые приводят к разнохарактерным конечным результатам, даю­ щим возможность ставить и решать важные инженерно-экологиче­ ские задачи. ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ 13 3. Реальный процесс формирования и развития ПТГ сопровожда­ ется закономерным накоплением (потреблением) природных ресур­ сов и антропогенным изменением в этой связи биогеоценозов при­ родных ландшафтов или свойств экосистемы со стороны объектов природы. ....... 4. Осуществляется оценка ПТГ на основе общей диаграммы со­ стояния экосистемы, построенной в масштабе каждого объекта при­ роды в единых условных единицах антропогенного изменения, и ко­ личественная оценка суммарных потерь по всем объектам окружаю­ щей природной среды, как фактическое отклонение регистрируемого параметра от установленного нормативного значения. Литература 1. Мазур И. И., Молдаванов О. И- Курс инженерной экологии: Учеб.-для вузов / Под ред. И. К Мазура— М.: Высшая школа, 1999.— 447 с. УДК 631:95 А. Ю. БРЮХАНОВ, аспирант МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ И ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО УЩЕРБА В статье рассмотрены основные принципы оценки экологического ущерба и наиболее подходящие методы его оценки для сельскохозяйственного произ­ водства. В настоящее время проблема экологической безопасности охвати­ ла практически все страны мира. Эго связано с постоянно возрастаю­ щей антропогенной нагрузкой на окружающую среду, возникающей в результате наращивания производственных мощностей. В результа­ те этого происходит множество негативных воздействий на окру­ жающую среду: обеднение и загрязнение почвы, заражение, загрязне­ ние поверхностных и грунтовых вод; загрязнение атмосферного возДуха и, как следствие всего этого, различные заболевания людей и животных. Уже не секрет, что немалую долю в загрязнение окру­ жающей среды вносит сельскохозяйственная деятельность.